Vind spiller en vigtig rolle i Jordens vejr. Den officielle hurtigste vindhastighed på 253 miles i timen opstod i 1996 under cyklonen Olivia i Australien. Den uofficielle hurtigste vind, 318 miles i timen, beregnet af Doppler-radaren, skete under en tornado nær Oklahoma City i 1999. At forstå, hvad der forårsager vind, især disse destruktive vinde, begynder med at forstå, hvordan solen opvarmer jordens overflade.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Vind genereres, når luft bevæger sig fra et højtrykssystem til et lavtrykssystem. Jo større trykforskellen er, desto stærkere er vinden. Temperaturforskelle forårsager disse trykforskelle.
Energi fra solen
Solens energi opvarmer jordens atmosfære ujævnt. Ved ækvator er opvarmningen relativt konsistent, mens solens energi spredes over et større og større område, når bredden øges. Denne forskel i energifordeling skaber globale vindmønstre.
Når atmosfæren opvarmes, stiger den varmere luft, hvilket skaber områder med lavere tryk. Den koldere, tættere luft, der danner tilstødende højtrykssystemer, bevæger sig for at udfylde det rum, som den stigende varmere luft efterlader. Den varme luft køler ned, når den nærmer sig toppen af troposfæren og synker tilbage mod jordens overflade og skaber konvektionsstrømme i atmosfæren.
Højtryksvejrsystemer skyldes typisk koldere luftmønstre, mens lavtryksvejrsystemer generelt skyldes varmere luftmønstre.
Coriolis-effekt og vindretning
Hvis jorden ikke drejede, kunne konvektionsstrømmene i atmosfæren udvikle vind, der ville blæse fra polerne helt til ækvator. Jordens rotation omkring sin akse forårsager dog Coriolis effekt. Den roterende jord afbøjer vinden fra en lige linje til en kurve. Jo stærkere vind, jo større kurve.
På den nordlige halvkugle bøjer bøjningen sig til højre. På den sydlige halvkugle kurver afbøjningen til venstre. En anden måde at overveje retningen af Coriolis-effekten er fra perspektivet af en astronaut, der flyder direkte over nordpolen. En heliumballon frigivet nord for ækvator ville rejse mod urets retning.
Hvis astronauten i stedet var over Sydpolen, og ballonen blev frigivet syd for ækvator, ser ballonen ud til at rejse i retning med uret.
Passatvind, vestlig og polar påskedør
I mellemtiden vender tilbage til ækvator køleluften øverst i søjlen med stigende luft skubbet til side og begynder at falde tilbage til jordens overflade. Coriolis-effekten drejer den stigende og faldende luft nærmest ækvator i det vindmønster, der kaldes passatvindene. På den nordlige halvkugle passerer vindene fra nordøst til sydvest, mens på den sydlige halvkugle passerer vinde fra sydøst til nordvest.
Vindmønsteret i mellembreddegraderne flyder i den modsatte retning, generelt vest mod øst. Vejrmønstre i USA bevæger sig fra vestkysten mod østkysten. Disse vinde kaldes vestlig.
Over 60 ° N og under 60 ° S breddegrad forsøger vinden at blæse mod ækvator, men Coriolis-effekten vrider vinden i det mønster, der kaldes polære østlige søer.
Tidlige opdagelsesrejsende lærte om disse generelle mønstre og brugte dem til at udforske verden. Disse vindmønstre var en konstant kilde til fremdrift for sejlskibe, der rejste fra Europa og Afrika til den nye verden og tilbage igen.
Temperatur, lufttryk og vind
De trykforskelle, der får vinden til at opstå, skyldes temperaturforskelle. Lokale vindmønstre kan synes at krænke de globale vindmønstre, indtil de undersøges mere detaljeret.
Land- og havbrise
Landområder opvarmes og køler hurtigere end vand. I løbet af dagen opvarmes land, som varmer luften over landet. Den varme luft, der stiger over landet, trækker køligere luft ind fra vandet. Om natten sker den omvendte proces.
Vand holder temperaturen længere end land, så den varmere luft stiger og trækker køligere luft fra hele landet. Dette kystmønster opstår med lokalt gradvise eller små trykforskelle. Stærkere tryksystemer ophæver den lille forskel mellem land og vand, der forårsager disse briser.
Bjerg- og dalvind
Et lignende lokalt fænomen forekommer i bjergrige områder. Solen opvarmer jorden, som varmer den tilstødende luft op. Den opvarmede luft stiger og koldere luft længere væk fra jorden bevæger sig ind og skubber den varmere luft op ad bjerget. Om natten køler jordkøling luften, der støder op til jorden.
Den koldere, tættere luft strømmer ned ad bjerget. Denne luftstrøm kan blive den koncentrerede brise i kløfter kaldet kold luftafløb.
Tornadoer og orkaner
Den ekstreme vind af tornadoer og orkaner skyldes også trykforskelle. Den ekstremt lille afstand mellem det højtryks ydre lag og lavtrykskernen kan generere vindhastigheder, der overstiger 200 mph. Beaufort Wind Scale vurderer disse vinde baseret på observerede fænomener. (Se referencer til Beaufort Wind Scale)