Egy levegőből álló óceán alján élünk. Az áramlatok ebben az óceánban gázok tömegeit* mozgatják, és ez a mozgás hozza létre az időjárást, amelyet nap mint nap tapasztalunk.
Videó áttekintés
Ez a légóceán többnyire kétatomos nitrogén- és oxigénmolekulákból áll, kisebb mennyiségben argonból, héliumból és szén-dioxidból. A felettünk lévő levegő különböző mennyiségű vízgőzt is tartalmaz.
Mindegyik molekulának van tömege, amelyet a gravitációs erő a Föld felé húz.
A gravitációnak a felettünk lévő gázoszlopban lévő összes molekulára gyakorolt vonzása olyan erőt gyakorol ránk, amelyet légköri nyomásként tapasztalunk.
A légnyomás a földön a legnagyobb, és a magassággal csökken, egyrészt mert a nagyobb magasságban a légoszlop rövidebb lesz, másrészt mert a gázrészecskék sűrűsége* csökken, ami azt jelenti, hogy nagy magasságban kevesebb gázrészecske jut egy térfogategységre*, mint a földön.
Amint az egyes gázmolekulák felmelegednek, több helyet foglalnak el, így a gáz sűrűsége csökken. Minden más tényezőt figyelembe véve a légnyomás a levegő hőmérsékletének növekedésével csökken. A jelenlévő vízgőz mennyisége szintén befolyásolja a légköri nyomást. A vízgőz koncentráció*s növekedése csökkenti a légköri nyomást.
A meleg levegő kevésbé sűrű, mint a száraz levegő. A párás, vízgőzt tartalmazó levegő kevésbé sűrű, mint a száraz levegő, ezért a meleg, nedves levegő kevésbé sűrű, mint a hűvös, száraz levegő.
A légkör egyenetlen felmelegedése és a légkörben lévő vízgőz különböző mennyisége magas és alacsony nyomású területeket eredményez. E nyomáskülönbség hatására a levegő a talaj mentén a magas nyomású régiókból az alacsonyabb nyomású régiókba áramlik. Ezeket a légáramlatokat szélként tapasztaljuk.
Az áramlatokat mozgató erőt a két régió közötti nyomáskülönbség okozza. Ezt nevezzük nyomásgradiens erőnek.
A nyomásgradiens erő által mozgatott légtömegek konvekció révén hőt adnak át, mivel a hidegebb gázrészecskék melegebb gázrészecskéket tartalmazó régiókba mozognak. Ez hasonlít az egyik oldalról fűtött helyiségben jelenlévő kisebb, zártabb konvenciós körfolyamatokhoz. Bár a légkörben ez nem ilyen egyszerű, mert a rendszer nyitottabb, így az emelkedő és süllyedő légtömegek sok irányú mozgást okoznak.
A légtömegek alacsony nyomású régiók körüli felfelé irányuló momentuma miatt a légtömegek a talaj közelében konvergálnak, magasan a troposzférában pedig divergálnak. Ennek ellenkezője történik a magasnyomású régiók körül, ahol a légáramlatok a talaj közelében szétágaznak, és a légkör felső részén konvergálnak.
Mivel forgó bolygón élünk, a szelek nem egyenes vonalban fújnak közvetlenül a magas és alacsony nyomású régiók között. A tényleges szélirányt az határozza meg, hogy a nyomásgradiens erők által hajtott légmozgásokat hogyan téríti el a Coriolis-hatás.