Powietrze przemieszczające się między regionami o różnym ciśnieniu nazywa się wiatrem. Różnice temperatur między regionami, będące wynikiem zmian energii słonecznej odbieranej na powierzchni Ziemi, powodują różnice ciśnień, które napędzają wiatry. Obrót Ziemi wpływa na kierunek wiatrów w tzw. efekcie Coriolisa. Różnice ciśnień przejawiają się na poziomie lokalnym i globalnym, napędzając zmienne, zlokalizowane wiatry, a także stałe globalne prądy powietrza.
Różnice ciśnień
Gęstość powietrza jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury. Gorące powietrze jest zatem mniej gęste i unosi się w zimniejszym powietrzu. Kiedy obszar na powierzchni Ziemi jest ogrzewany przez słońce, powietrze nad powierzchnią nagrzewa się, powodując jego unoszenie. Ruch powietrza w górę tworzy obszar niskiego ciśnienia. Natura zawsze dąży do równowagi, dlatego powietrze z otaczających obszarów o wyższym ciśnieniu przepływa w kierunku obszaru niskiego ciśnienia, aby wyrównać różnicę ciśnień. Rezultatem jest wiatr.
Efekt Coriolisa
Wiatr nie wieje po prostu w linii prostej z obszarów wysokiego do niskiego ciśnienia. Zamiast tego podąża zakrzywioną ścieżką. Krzywizna wiatru jest spowodowana ruchem obrotowym Ziemi i nazywana jest efektem Coriolisa. Francuski inżynier Gaspard Coriolis odkrył i wyjaśnił, że „ścieżka dowolnego obiektu wprawionego w ruch ponad obracająca się powierzchnia będzie zakrzywiać się w stosunku do obiektów na tej powierzchni”, zgodnie z 2010 Universe Today artykuł. Efekt Coriolisa powoduje, że wiatry zakrzywiają się w prawo na półkuli północnej i w lewo na półkuli południowej, z perspektywy osoby stojącej na powierzchni.
Lokalne wiatry
•••NA/AbleStock.com/Getty Images
Według North Carolina State University ilość energii słonecznej pochłoniętej przez powierzchnię Ziemi zależy od „szerokości geograficznej lokalizacji, nachylenia i podłoża powierzchni (na przykład brud nagrzewa się szybciej niż woda).”. Na danej szerokości geograficznej zmiany absorpcji energii słonecznej powodują zmiany ciśnienia powietrza i powodują lokalne wiatry. Przykładem takich wiatrów są bryzy przybrzeżne. W ciągu dnia ląd nagrzewa się szybciej niż morze, powodując wiatr wiejący w kierunku lądu. W nocy ląd ochładza się szybciej niż morze i sytuacja się odwraca.
Globalne wiatry: cela Hadley
•••Hemera Technologies/Photos.com/Getty Images
Komórka Hadleya to wzorzec cyrkulacji powietrza, który występuje w tropikach i napędza tak zwane pasaty. Równik otrzymuje więcej energii słonecznej niż bieguny. Gorące powietrze na równiku unosi się i płynie w kierunku biegunów daleko ponad powierzchnią Ziemi. Gdy porusza się w kierunku biegunów, ochładza się i ostatecznie wraca na powierzchnię Ziemi w strefie podzwrotnikowej. Powietrze następnie przemieszcza się wzdłuż powierzchni Ziemi z powrotem w kierunku strefy niskiego ciśnienia utworzonej przez unoszące się powietrze na równiku. Powstały wiatr jest wygięty w kierunku zachodnim przez efekt Coriolisa.