Zemes laika apstākļos liela nozīme ir vējam. Oficiālais ātrākais vēja ātrums 253 jūdzes stundā notika 1996. gadā Austrālijas ciklonā Olivia. Neoficiālais ātrākais vējš, 318 jūdzes stundā, ko aprēķina Doplera radars, notika viesuļvētras laikā netālu no Oklahomsitijas 1999. gadā. Izpratne par to, kas izraisa vēju, īpaši šos postošos vējus, sākas ar izpratni par to, kā Saule silda Zemes virsmu.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Vējš rodas, kad gaiss pāriet no augstspiediena sistēmas uz zema spiediena sistēmu. Jo lielāka spiediena starpība, jo stiprāks ir vējš. Temperatūras atšķirības izraisa šīs spiediena atšķirības.
Enerģija no Saules
Saules enerģija nevienmērīgi silda Zemes atmosfēru. Pie ekvatora apkure ir samērā konsekventa, savukārt Saules enerģija izplatās arvien lielākā platībā, palielinoties platumam. Šī enerģijas sadalījuma atšķirība rada globālus vēja modeļus.
Atmosfērai sakarstot, siltāks gaiss paaugstinās, kas rada zemāka spiediena zonas. Vēsāks, blīvāks gaiss, kas veido blakus esošās augstspiediena sistēmas, pārvietojas, lai aizpildītu vietu, ko atstāj augošais siltāks gaiss. Siltais gaiss atdziest, kad tas tuvojas troposfēras virsotnei un nogrimst atpakaļ uz Zemes virsmu, atmosfērā radot konvekcijas strāvas.
Augsta spiediena laika apstākļu sistēmas parasti rodas no aukstāka gaisa modeļa, savukārt zema spiediena laika apstākļu sistēmas parasti rodas no siltāka gaisa modeļa.
Koriolisa efekts un vēja virziens
Ja Zeme negrieztos, atmosfērā esošās konvekcijas strāvas varētu radīt vējus, kas pūtīs no poliem līdz pat ekvatoram. Zemes rotācija ap savu asi tomēr izraisa Koriolisa efekts. Spiningojošā Zeme novirza vēju no taisnas līnijas līknē. Jo stiprāks ir vējš, jo lielāks ir līkne.
Ziemeļu puslodē novirze izliekas pa labi. Dienvidu puslodē novirze izliekas pa kreisi. Vēl viens veids, kā apsvērt Koriolisa efekta virzienu, ir astronauta perspektīva, kas peld tieši virs ziemeļpola. Hēlija balons, kas atbrīvots uz ziemeļiem no ekvatora, virzītos pretēji pulksteņrādītāja virzienam.
Ja astronauts būtu virs Dienvidu pola un balons tiktu atlaists uz dienvidiem no ekvatora, šķiet, ka balons virzās pulksteņrādītāja virzienā.
Tirdzniecības vēji, rietumu un polārās Lieldienas
Tikmēr, atgriežoties pie ekvatora, dzesējošais gaiss augošā gaisa kolonnas augšdaļā tiek nogrūsts malā un sāk atkal krist uz Zemes virsmu. Koriolisa efekts palielina un krīt gaisu, kas atrodas vistuvāk ekvatoram, vēja zīmē, ko sauc par tirdzniecības vējiem. Ziemeļu puslodē tirdzniecības vēji plūst no ziemeļaustrumiem uz dienvidrietumiem, savukārt dienvidu puslodē tirdzniecības vēji plūst no dienvidaustrumiem uz ziemeļrietumiem.
Vēja modelis platuma grādos plūst pretējā virzienā, parasti uz rietumiem uz austrumiem. Laika apstākļi ASV virzās no rietumu krasta uz austrumu krastu. Šos vējus sauc par rietumnieki.
Virs 60 ° Z un zem 60 ° S platuma vējš mēģina pūst uz ekvatoru, bet Koriolisa efekts vēju pagriež pēc modeļa, ko sauc par polārās austrumu austrumi.
Pirmie pētnieki uzzināja par šiem vispārīgajiem modeļiem un izmantoja tos, lai izpētītu pasauli. Šie vēja modeļi nodrošināja stabilu dzinējspēku buru kuģiem, kas brauc no Eiropas un Āfrikas uz Jauno pasauli un atpakaļ.
Temperatūra, gaisa spiediens un vējš
Spiediena atšķirības, kas izraisa vēju, izraisa temperatūras atšķirības. Liekas, ka vietējie vēja modeļi pārkāpj globālos vēja modeļus, līdz tie tiks detalizētāk izpētīti.
Zemes un jūras vēsmas
Zemes teritorijas silda un atdziest ātrāk nekā ūdens. Dienas laikā zeme sasilst, kas silda gaisu virs zemes. Siltais gaiss, kas paceļas virs zemes, no ūdens ievelk vēsāku gaisu. Naktī notiek apgrieztais process.
Ūdens tur temperatūru ilgāk nekā zeme, tāpēc siltāks gaiss paceļas, no visas zemes ievelkot vēsāku gaisu. Šis piekrastes modelis notiek ar pakāpenisku vai nelielu spiediena starpību. Spēcīgākas spiediena sistēmas noliec nelielo zemes un ūdens atšķirību, kas izraisa šīs vēsmas.
Kalnu un ieleju vēji
Līdzīga vietēja parādība notiek kalnu apgabalos. Saule silda zemi, kas silda blakus esošo gaisu. Iesildītais gaiss paceļas, un aukstāks gaiss, kas atrodas tālāk no zemes, pārvietojas, nospiežot siltāko gaisu kalnā. Naktīs zemes dzesēšana atdzesē zemei blakus esošo gaisu.
Aukstāks, blīvāks gaiss plūst lejup no kalna. Šī gaisa plūsma var kļūt par koncentrētu brīzi kanjonos, kurus dēvē par aukstā gaisa novadīšanu.
Tornado un viesuļvētras
Tornado un viesuļvētru galējie vēji rodas arī spiediena atšķirību dēļ. Īpaši mazais attālums starp augstspiediena ārējo slāni un zema spiediena serdi var radīt vēja ātrumu, kas pārsniedz 200 jūdzes stundā. Boforta vēja skala šos vējus vērtē, pamatojoties uz novērotajām parādībām. (Skatīt atsauces uz Boforta vēja skalu)