Co powoduje różnice w ciśnieniu, które powodują wiatr?

Powietrze przepływające ze stref wysokiego ciśnienia do stref niskiego ciśnienia powoduje wiatr, podobnie jak powietrze tryska z przebitej opony lub balonu. Nierównomierne ogrzewanie i konwekcja generują różnice ciśnień; te same tendencje tworzą prądy w rondlu podgrzewającym wodę na piecu. Różnica w tym przypadku polega na tym, że prądy konwekcyjne które wytwarzają wiatry, mają miejsce na znacznie większą skalę.

Ciepłe powietrze rozszerza się i staje się mniej gęste, powodując jego unoszenie się, podczas gdy zimne powietrze kurczy się i staje się gęstsze, powodując jego opadanie. W regionach, gdzie powietrze jest ciepłe, unosi się, a zimne powietrze wdziera się pod niego, aby zająć jego miejsce. Gdy ciepłe powietrze unosi się, ochładza się, ostatecznie opadając z powrotem na ziemię w innym miejscu. Prądy wytworzone przez te tendencje nazywane są prądami konwekcyjnymi.

Powierzchnia Ziemi jest nierównomiernie ogrzewana przez słońce. Oś obrotu Ziemi jest nachylona w stosunku do jej orbity; półkula skierowana w stronę słońca doświadcza lata, podczas gdy druga półkula doświadcza zimy. Regiony w pobliżu równika otrzymują w ciągu roku więcej światła słonecznego niż jakikolwiek inny region. To nierównomierne ogrzewanie tworzy gigantyczne prądy konwekcyjne, które przenoszą ciepło na północ i południe od równika; prądy te nazywane są komórkami Hadleya, a wiatry, które generują, nazywane są pasatami.

Innym ważnym czynnikiem jest różnica między oceanem a lądem. Ziemia nagrzewa się i ochładza szybciej niż morze. Na co dzień tworzy to tzw. bryzę morsko-lądową. W dzień ląd szybko się nagrzewa, więc powietrze nad lądem unosi się, zanim wypłynie do morza, podczas gdy chłodne powietrze nad morzem opada, zanim spłynie z powrotem na ląd. Rezultatem jest chłodna „morska bryza” wiejąca z oceanu w głąb lądu. Natomiast nocą morze jest cieplejsze niż ląd, więc wzór jest odwrócony i teraz wiatr wieje z powrotem do morza.

W skali długoterminowej różnica między morzem a lądem napędza wzorce wiatru na dużą skalę, takie jak monsuny. Latem morze jest chłodniejsze niż ląd, a wilgotne powietrze przepływa z oceanu na wybrzeże, często powodując ulewne deszcze. Zimą wzorzec jest odwrotny, podobnie jak w przypadku codziennej bryzy lądowo-morskiej. Istnieje wiele innych interesujących lokalnych i regionalnych wzorców wiatrów, które się rozwijają, ale wszystkie mają jedną wspólną cechę: są spowodowane nierównomiernym ogrzewaniem powierzchni Ziemi przez słońce.