Wir leben auf dem Grund eines Ozeans aus Luft. Die Strömungen in diesem Ozean bewegen Gasmassen, und diese Bewegung erzeugt das Wetter, das wir jeden Tag erleben.
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Dieser Ozean aus Luft besteht hauptsächlich aus zweiatomigen Stickstoff- und Sauerstoffmolekülen mit kleineren Mengen von Argon, Helium und Kohlendioxid. Die Luft über uns enthält auch unterschiedliche Mengen an Wasserdampf.
Alle diese Moleküle haben eine Masse, die durch die Schwerkraft zur Erde gezogen wird.
Die Anziehungskraft der Schwerkraft auf alle Moleküle in der Gassäule über uns übt eine Kraft auf uns aus, die wir als atmosphärischen Druck erfahren.
Der Luftdruck ist am Boden am größten und nimmt mit der Höhe ab, weil die Luftsäule in größerer Höhe kürzer wird und die Dichte* der Gasteilchen abnimmt, was bedeutet, dass es in großer Höhe weniger Gasteilchen pro Volumeneinheit* gibt als am Boden.
Wenn sich einzelne Gasmoleküle erwärmen, nehmen sie mehr Raum ein, wodurch das Gas weniger dicht wird. Unter sonst gleichen Bedingungen nimmt der Luftdruck mit steigender Lufttemperatur ab. Auch die Menge des vorhandenen Wasserdampfs wirkt sich auf den Luftdruck aus. Mit zunehmender Wasserdampfkonzentration*s sinkt der atmosphärische Druck.
Warme Luft hat eine geringere Dichte als trockene Luft. Feuchte, wasserdampfhaltige Luft hat eine geringere Dichte als trockene Luft, so dass warme, feuchte Luft eine geringere Dichte hat als kühle, trockene Luft.
Gleichmäßige Erwärmung und unterschiedliche Mengen an Wasserdampf in der Atmosphäre führen zu Regionen mit hohem und niedrigem Druck. Dieser Druckunterschied bewirkt, dass sich die Luft am Boden von Regionen mit hohem Druck zu Regionen mit niedrigerem Druck bewegt. Wir erleben diese Luftströmungen als Wind.
Die Kraft, die diese Strömungen antreibt, wird durch den Druckunterschied zwischen den beiden Regionen verursacht. Dies wird als Druckgradientenkraft bezeichnet.
Luftmassen, die durch die Druckgradientenkraft bewegt werden, übertragen Wärme durch Konvektion, da sich kühlere Gasteilchen in Regionen mit wärmeren Gasteilchen bewegen. Dies ist vergleichbar mit den kleineren, geschlossenen Konventionskreisläufen in einem von einer Seite beheizten Raum. In der Atmosphäre ist dies jedoch nicht so einfach, da das System offener ist, so dass die aufsteigenden und abfallenden Luftmassen Bewegungen in viele Richtungen verursachen.
Das Moment der aufsteigenden Luft um Regionen mit niedrigem Druck führt dazu, dass die Luftmassen in Bodennähe konvergieren und hoch oben in der Troposphäre divergieren. Das Gegenteil geschieht in Regionen mit hohem Druck, wo die Luftströme in Bodennähe auseinanderlaufen und in der oberen Atmosphäre zusammenlaufen.
Da wir auf einem rotierenden Planeten leben, wehen die Winde nicht in geraden Linien direkt zwischen Regionen mit hohem und niedrigem Druck. Die tatsächliche Windrichtung wird dadurch bestimmt, wie die von Druckgradientenkräften angetriebenen Luftbewegungen durch den Coriolis-Effekt abgelenkt werden.