האם רוחות נושבות תמיד מלחץ גבוה ללחץ נמוך?

רוח משחקת תפקיד חשוב במזג האוויר של כדור הארץ. מהירות הרוח הרשמית המהירה ביותר של 253 מייל לשעה התרחשה בשנת 1996 במהלך הציקלון אוליביה באוסטרליה. הרוח הבלתי רשמית המהירה ביותר, 318 מייל לשעה, מחושב על ידי מכ"ם דופלר, אירעה במהלך טורנדו ליד אוקלהומה סיטי בשנת 1999. ההבנה מה גורם לרוח, במיוחד לרוחות ההרסניות הללו, מתחילה בהבנה כיצד השמש מחממת את פני כדור הארץ.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

רוח נוצרת כאשר אוויר עובר ממערכת לחץ גבוה למערכת לחץ נמוך. ככל שהפרש הלחץ גדול יותר, כך הרוח חזקה יותר. הבדלי טמפרטורה גורמים להבדלי לחץ אלה.

אנרגיית השמש מחממת את האטמוספירה של כדור הארץ בצורה לא אחידה. בקו המשווה החימום הוא עקבי יחסית, בעוד שאנרגיית השמש מתפשטת על שטח גדול וגדול ככל שעולה רוחב. הבדל זה בחלוקת האנרגיה יוצר דפוסי רוח עולמיים.

כאשר האווירה מתחממת, האוויר החם עולה ויוצר אזורים של לחץ נמוך יותר. האוויר הקר והצפוף יותר היוצר מערכות לחץ לחץ סמוכות נע למלא את החלל שהאוויר החם העולה עולה. האוויר החם מתקרר כאשר הוא מתקרב לראש הטרופוספירה ושוקע חזרה אל פני כדור הארץ ויוצר זרמי הסעה באטמוספירה.

מערכות מזג אוויר בלחץ גבוה נובעות בדרך כלל מדפוסי אוויר קרים ואילו מערכות מזג אוויר בלחץ נמוך נובעות בדרך כלל מדפוסי אוויר חמים יותר.

אם כדור הארץ לא היה מסתובב, זרמי ההסעה באטמוספרה עלולים לפתח רוחות שתנשבו מהקטבים עד לקו המשווה. סיבוב כדור הארץ סביב צירו, לעומת זאת גורם ל אפקט קוריוליס. כדור הארץ מסתובב מסיט את הרוח מקו ישר לעיקול. ככל שהרוח חזקה יותר, כך העקומה גדולה יותר.

בחצי הכדור הצפוני הסטייה מתעקלת ימינה. בחצי הכדור הדרומי הסטייה מתעקלת שמאלה. דרך נוספת לשקול את כיוון אפקט הקורוליוס היא מנקודת מבטו של אסטרונאוט שצף ישירות מעל הקוטב הצפוני. בלון הליום ששוחרר צפונית לקו המשווה היה נע בכיוון השעון.

אם האסטרונאוט היה במקום מעל הקוטב הדרומי והבלון ישוחרר דרומית לקו המשווה, נראה שהבלון נע בכיוון השעון.

בינתיים, בשובו לקו המשווה, האוויר המצנן בראש עמוד האוויר העולה נדחק הצידה ומתחיל ליפול חזרה אל פני כדור הארץ. אפקט הקורוליוס מסובב את האוויר העולה והנופל הקרוב לקו המשווה לתבנית הרוח הנקראת רוחות הסחר. בחצי הכדור הצפוני רוחות הסחר זורמות מצפון מזרח לדרום מערב ואילו בחצי הכדור הדרומי רוחות הסחר זורמות מדרום מזרח לצפון מערב.

דפוס הרוח בקווי הרוחב האמצעיים זורם בכיוון ההפוך, בדרך כלל מערב עד מזרח. דפוסי מזג האוויר בארה"ב עוברים מהחוף המערבי לכיוון החוף המזרחי. רוחות אלה נקראות מערבונים.

מעל 60 ° N ומתחת לקו הרוחב 60 ° S הרוח מנסה לנשוב לעבר קו המשווה, אך אפקט הקורוליס מסובב את הרוח בתבנית הנקראת גבעות מזרחיות קוטביות.

חוקרים מוקדמים למדו על דפוסים כלליים אלה והשתמשו בהם כדי לחקור את העולם. דפוסי רוח אלה סיפקו מקור הנעה קבוע לספינות מפרש שנסעו מאירופה ואפריקה לעולם החדש ובחזרה.

הפרשי הלחץ שגורמים לרוח לקרות נגרמים על ידי הבדלים בטמפרטורה. נראה כי דפוסי רוח מקומיים מפרים את דפוסי הרוח העולמיים, עד שנבדקים בפירוט רב יותר.

רוח יבשה וים

שטחי היבשה מתחממים ומתקררים מהר יותר ממים. במהלך היום מתחממת הארץ אשר מחממת את האוויר מעל הארץ. האוויר החם העולה מעל הארץ מושך אוויר קריר יותר מהמים. בלילה מתרחש התהליך ההפוך.

מים מחזיקים טמפרטורה ארוכה יותר מהיבשה, כך שהאוויר החם עולה, מושך אוויר קריר יותר מעל הארץ. דפוס חופי זה מתרחש עם הפרשי לחץ הדרגתיים או קלים מקומית. מערכות לחץ חזקות יותר שוללות את ההפרש הקל במי-מים שגורם לרוחות אלה.

רוחות הר ועמק

תופעה מקומית דומה מתרחשת באזורים הרריים. שמש מחממת את האדמה המחממת את האוויר הסמוך. האוויר המחומם עולה ואוויר קר יותר מהקרקע נע פנימה, דוחף את האוויר החם יותר במעלה ההר. בלילה, קירור קרקע מצנן את האוויר הסמוך לקרקע.

האוויר הקר והצפוף יותר זורם במורד ההר. זרימת אוויר זו עשויה להפוך למשב מרוכז בקניונים המכונים ניקוז אוויר קר.

טורנדו והוריקנים

הרוחות הקיצוניות של טורנדו וסופות הוריקן נובעות גם מהפרשי לחץ. המרחק הקטן ביותר בין השכבה החיצונית בלחץ הגבוה לליבת הלחץ הנמוך יכול לייצר מהירויות רוח העולות על 200 קמ"ש. סולם הרוח של בופור מדרג רוחות אלה על סמך תופעות שנצפו. (ראה הפניות לסולם הרוח של בופור)