Вітер відіграє важливу роль у погоді Землі. Офіційно найшвидша швидкість вітру 253 милі на годину сталася в 1996 році під час циклону Олівія в Австралії. Неофіційний найшвидший вітер, 318 миль на годину, за підрахунками радіодоплерівського радіолокатора, стався під час торнадо поблизу Оклахоми-Сіті в 1999 році. Розуміння того, що спричиняє вітер, особливо ці руйнівні вітри, починається з розуміння того, як Сонце нагріває поверхню Землі.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Вітер утворюється, коли повітря переходить від системи високого тиску до системи низького тиску. Чим більша різниця тиску, тим сильніший вітер. Різниця температур спричиняє ці різниці тиску.
Енергія від Сонця
Енергія Сонця нагріває земну атмосферу нерівномірно. На екваторі нагрівання є відносно стабільним, тоді як енергія Сонця поширюється на все більшій і більшій площі із збільшенням широти. Ця різниця у розподілі енергії створює глобальні вітрові схеми.
У міру нагрівання атмосфери тепліше повітря піднімається, що створює зони з нижчим тиском. Холодніше, щільніше повітря, що утворює сусідні системи високого тиску, рухається, щоб заповнити простір, що залишається піднімається теплішим повітрям. Тепле повітря охолоджується, коли наближається до вершини тропосфери і опускається назад до поверхні Землі, створюючи конвекційні потоки в атмосфері.
Погодні системи високого тиску, як правило, є результатом більш холодного повітря, тоді як метеорологічні системи низького тиску, як правило, є результатом більш теплого повітря.
Ефект Коріоліса та напрямок вітру
Якби Земля не оберталася, конвекційні течії в атмосфері могли розвивати вітри, які дмухали б від полюсів аж до екватора. Однак обертання Землі навколо своєї осі спричиняє Ефект Коріоліса. Обертається Земля відхиляє вітер від прямої лінії в криву. Чим сильніший вітер, тим більша крива.
У північній півкулі прогин кривий праворуч. У південній півкулі прогин кривий ліворуч. Інший спосіб розглянути напрямок ефекту Коріоліса - з точки зору астронавта, який плаває безпосередньо над Північним полюсом. Гелієва куля, випущена на північ від екватора, рухалася б у напрямку проти годинникової стрілки.
Якби астронавт знаходився над Південним полюсом, а аеростат був випущений на південь від екватора, аеростат мав би рухатися за годинниковою стрілкою.
Пасати, західники та полярні східники
Тим часом, повертаючись до екватора, охолоджуюче повітря у верхній частині колони повітря, що піднімається, відштовхується і починає падати назад на поверхню Землі. Ефект Коріоліса закручує повітря, що піднімається і падає, найближчий до екватора, у вітер, який називається пасатом. У північній півкулі пасати течуть з північного сходу на південний захід, тоді як у південній півкулі пасати течуть з південного сходу на північний захід.
Вітер у середніх широтах тече у зворотному напрямку, як правило, із заходу на схід. Структура погоди в США рухається від західного узбережжя до східного узбережжя. Ці вітри називаються вестерлі.
Понад 60 ° північної широти та нижче 60 ° південної широти вітер намагається дути у напрямку до екватора, але ефект Коріоліса скручує вітер за схемою, яка називається полярний схід.
Ранні дослідники дізнавались про ці загальні закономірності та використовували їх для дослідження світу. Ці вітрові схеми забезпечували стабільне джерело рушійних сил для вітрильних кораблів, що прямували з Європи та Африки до Нового Світу та назад.
Температура, тиск повітря та вітер
Різниця тиску, яка спричиняє вітер, спричинена різницею температур. Місцеві вітрові схеми можуть здаватися порушеннями глобальних вітряних моделей, поки не будуть детально розглянуті.
Наземний та морський бриз
Наземні ділянки нагріваються і охолоджуються швидше, ніж вода. Вдень нагрівається земля, яка нагріває повітря над сушею. Тепле повітря, що піднімається над сушею, втягує з води прохолодніше повітря. Вночі відбувається зворотний процес.
Вода тримає температуру довше, ніж суша, тому тепліше повітря піднімається, витягуючи більш прохолодне повітря над сушею. Цей прибережний візерунок спостерігається при локальних поступових або незначних перепадах тиску. Сильніші системи тиску заперечують незначну різницю суша-вода, яка спричиняє ці бризи.
Гірські та долинні вітри
Подібне місцеве явище відбувається в гірських районах. Сонце нагріває землю, яка нагріває сусіднє повітря. Підігріте повітря піднімається, і холодне повітря, віддалене від землі, рухається всередину, штовхаючи тепліше повітря в гору. Вночі ґрунтове охолодження охолоджує повітря, що прилягає до землі.
Холодне, щільніше повітря стікає з гори. Цей потік повітря може стати концентрованим вітром у каньйонах, які називають дренажем холодного повітря.
Смерчі та урагани
Екстремальні вітри торнадо та ураганів також є наслідком різниці тисків. Надзвичайно мала відстань між зовнішнім шаром високого тиску та серцевиною низького тиску може спричинити швидкість вітру, що перевищує 200 миль / год. Шкала вітрів Бофорта оцінює ці вітри на основі спостережуваних явищ. (Див. Посилання на шкалу вітру Бофорта)