We leven op de bodem van een oceaan van lucht. Stromingen in deze oceaan verplaatsen gasmassa’s en deze beweging zorgt voor het weer dat we elke dag ervaren.
Video Overview
Deze oceaan van lucht bestaat voor het grootste deel uit moleculen van diatomisch stikstof en zuurstof met kleinere hoeveelheden argon, helium en koolstofdioxide. De lucht boven ons bevat ook variërende hoeveelheden waterdamp.
Al deze moleculen hebben massa die door de zwaartekracht naar de aarde wordt getrokken.
De aantrekkingskracht van de zwaartekracht op alle moleculen in de gaskolom boven elk van ons oefent een kracht op ons uit die wij ervaren als atmosferische druk.
De luchtdruk is het grootst aan de grond en neemt af met de hoogte, zowel omdat op grotere hoogten de luchtkolom korter wordt als omdat de dichtheid* van de gasdeeltjes afneemt, wat betekent dat er op grote hoogte minder gasdeeltjes per volume-eenheid* zijn dan op de grond.
Als individuele gasmoleculen warmer worden, nemen ze meer ruimte in beslag waardoor het gas minder dicht wordt. Als alle andere factoren gelijk blijven, neemt de luchtdruk af naarmate de luchttemperatuur stijgt. De hoeveelheid aanwezige waterdamp is ook van invloed op de luchtdruk. Als de waterdampconcentratie*s toeneemt, neemt de luchtdruk af.
Warme lucht heeft een geringere dichtheid dan droge lucht. Vochtige waterdamp bevattende lucht is minder dicht dan droge lucht, dus warme natte lucht is minder dicht dan koele droge lucht.
Gelijkmatige verwarming en variërende hoeveelheden waterdamp in de atmosfeer resulteren in gebieden van hoge en lage druk. Dit drukverschil zorgt ervoor dat lucht zich langs de grond verplaatst van gebieden met hoge druk naar gebieden met lagere druk. Wij ervaren deze luchtstromingen als wind.
De kracht die deze stromingen aandrijft, wordt veroorzaakt door het drukverschil tussen de twee gebieden. Dit wordt de drukgradiëntkracht genoemd.
Luchtmassa’s die door de drukgradiëntkracht worden verplaatst, dragen warmte over door convectie, omdat koelere gasdeeltjes zich verplaatsen naar gebieden die warmere gasdeeltjes bevatten. Dit is vergelijkbaar met de kleinere, meer ingehouden convectiekringlopen in een kamer die van één kant wordt verwarmd. Hoewel het in de atmosfeer niet zo eenvoudig is, omdat het systeem opener is, zodat de stijgende en dalende luchtmassa’s beweging in vele richtingen veroorzaken.
Het moment van luchtopstijging rond gebieden van lage druk veroorzaakt dat luchtmassa’s in de buurt van de grond samenkomen en hoog in de troposfeer divergeren. Het tegenovergestelde gebeurt rond gebieden van hoge druk waar luchtstromen divergeren nabij de grond en convergeren in de bovenste atmosfeer.
Omdat we op een roterende planeet leven, waaien winden niet in rechte lijnen rechtstreeks tussen gebieden van hoge en lage druk. De werkelijke windrichting wordt bepaald door de manier waarop luchtbewegingen die door drukgradiëntkrachten worden aangedreven, worden afgebogen door het Coriolis-effect.