Vind spelar en viktig roll i jordens väder. Den officiella snabbaste vindhastigheten på 253 mil i timmen inträffade 1996 under cyklonen Olivia i Australien. Den inofficiella snabbaste vinden, 318 miles i timmen, beräknad av Doppler-radaren, hände under en tornado nära Oklahoma City 1999. Att förstå vad som orsakar vind, särskilt dessa destruktiva vindar, börjar med att förstå hur solen värmer jordens yta.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Vind genereras när luft rör sig från ett högtryckssystem till ett lågtryckssystem. Ju större tryckskillnad, desto starkare är vinden. Temperaturskillnader orsakar dessa tryckdifferenser.
Energi från solen
Solens energi värmer upp jordens atmosfär ojämnt. Vid ekvatorn är uppvärmningen relativt jämn, medan solens energi sprider sig över ett större och större område när breddgraden ökar. Denna skillnad i energifördelning skapar globala vindmönster.
När atmosfären värms upp stiger den varmare luften vilket skapar områden med lägre tryck. Den kallare, tätare luften som bildar intilliggande högtryckssystem rör sig för att fylla i det utrymme som lämnas av den stigande varmare luften. Den varma luften svalnar när den närmar sig toppen av troposfären och sjunker tillbaka mot jordytan och skapar konvektionsströmmar i atmosfären.
Högtrycksvädersystem beror vanligtvis på kallare luftmönster medan lågtrycksvädersystem i allmänhet beror på varmare luftmönster.
Coriolis-effekt och vindriktning
Om jorden inte snurrade kan konvektionsströmmarna i atmosfären utveckla vindar som skulle blåsa från polerna hela vägen till ekvatorn. Jordens rotation runt sin axel orsakar dock Coriolis-effekt. Den snurrande jorden avböjer vinden från en rak linje till en kurva. Ju starkare vinden är, desto större är kurvan.
På norra halvklotet böjer böjningen sig åt höger. På södra halvklotet böjer böjningen sig åt vänster. Ett annat sätt att överväga riktningen av Coriolis-effekten är ur perspektivet på en astronaut som flyter direkt ovanför nordpolen. En heliumballong som släpptes norr om ekvatorn skulle färdas moturs.
Om astronauten i stället befann sig över sydpolen och ballongen släpptes söder om ekvatorn verkade ballongen färdas medurs.
Passatvindar, västländer och polära påsklister
Under tiden, tillbaka till ekvatorn, skjuts kylluften längst upp i kolonnen med stigande luft åt sidan och börjar falla tillbaka till jordytan. Coriolis-effekten vrider den stigande och fallande luften närmast ekvatorn in i det vindmönster som kallas passatvindar. På den norra halvklotet passerar passatvindarna från nordost till sydväst medan på södra halvklotet passerar vindvindarna från sydost till nordväst.
Vindmönstret i mitten av breddgraderna flyter i motsatt riktning, vanligtvis väster till öst. Vädermönster i USA rör sig från västkusten mot östkusten. Dessa vindar kallas Västernes.
Över 60 ° N och under 60 ° S latitud försöker vinden att blåsa mot ekvatorn, men Coriolis-effekten vrider vinden i det mönster som kallas polära östligar.
Tidiga upptäcktsresande lärde sig om dessa allmänna mönster och använde dem för att utforska världen. Dessa vindmönster gav en stadig drivkälla för segelfartyg som reser från Europa och Afrika till den nya världen och tillbaka igen.
Temperatur, lufttryck och vind
Tryckskillnaderna som får vinden att orsakas av temperaturskillnader. Lokala vindmönster kan tyckas bryta mot de globala vindmönstren tills de granskas mer detaljerat.
Land och havsbris
Markområden värms upp och svalnar snabbare än vatten. Under dagen värms land upp som värmer luften över landet. Den varma luften som stiger över landet drar in svalare luft från vattnet. På natten sker den omvända processen.
Vatten håller temperaturen längre än land så att den varmare luften stiger och drar svalare luft från landet. Detta kustmönster uppträder med lokalt gradvisa eller små tryckdifferenser. Starkare trycksystem upphäver den lilla skillnaden mellan land och vatten som orsakar dessa vindar.
Berg och dalvindar
Ett liknande lokalt fenomen förekommer i bergsområden. Solen värmer marken som värmer upp den intilliggande luften. Den uppvärmda luften stiger och kallare luft längre från marken rör sig in och skjuter den varmare luften uppför berget. På natten kyler markkylning luften intill marken.
Den kallare, tätare luften rinner nerför berget. Detta luftflöde kan bli den koncentrerade brisen i raviner som kallas kallluftdränering.
Tornador och orkaner
De extrema vindarna av tornador och orkaner beror också på tryckskillnader. Det extremt lilla avståndet mellan högtrycks yttre skikt och lågtryckskärnan kan generera vindhastigheter som överstiger 200 mph. Beaufort vindskala klassar dessa vindar baserat på observerade fenomen. (Se referenser för Beaufort Wind Scale)