Żyjemy na dnie oceanu powietrza. Prądy w tym oceanie przemieszczają masy gazu i ten ruch tworzy pogodę, której doświadczamy każdego dnia.
Przegląd filmów
Ten ocean powietrza to głównie cząsteczki dwuatomowego azotu i tlenu z mniejszymi ilościami argonu, helu i dwutlenku węgla. Powietrze nad nami zawiera również różne ilości pary wodnej.
Wszystkie te cząsteczki mają masę, która jest przyciągana w kierunku Ziemi przez siłę grawitacji.
Przyciąganie grawitacyjne wszystkich cząsteczek w kolumnie gazu nad każdym z nas nakłada na nas siłę, którą odczuwamy jako ciśnienie atmosferyczne.
Ciśnienie powietrza jest największe na ziemi i maleje wraz z wysokością, zarówno dlatego, że na większych wysokościach słup powietrza staje się krótszy, jak i dlatego, że gęstość* cząsteczek gazu maleje, co oznacza, że na dużych wysokościach jest mniej cząsteczek gazu na jednostkę objętości* w porównaniu z poziomem gruntu.
Jak poszczególne cząsteczki gazu ogrzewają się, zajmują więcej miejsca, przez co gaz ma mniejszą gęstość. Jeśli wszystko inne jest równe, ciśnienie powietrza spada wraz ze wzrostem temperatury powietrza. Ilość obecnej pary wodnej również wpływa na ciśnienie atmosferyczne. Zwiększenie stężenia pary wodnej*s obniża ciśnienie atmosferyczne.
Ciepłe powietrze ma mniejszą gęstość niż powietrze suche. Wilgotne powietrze zawierające parę wodną ma mniejszą gęstość niż powietrze suche, więc ciepłe wilgotne powietrze ma mniejszą gęstość niż chłodne suche powietrze.
Nierównomierne ogrzewanie i zmienna ilość pary wodnej w atmosferze powoduje powstawanie regionów wysokiego i niskiego ciśnienia. Ta różnica ciśnień powoduje, że powietrze przemieszcza się wzdłuż ziemi z regionów wysokiego ciśnienia do regionów niższego ciśnienia. Doświadczamy tych prądów powietrza jako wiatr.
Siła napędzająca te prądy spowodowana różnicą ciśnienia pomiędzy dwoma regionami. Nazywa się to siłą gradientu ciśnienia.
Masy powietrza przemieszczane przez siłę gradientu ciśnienia przekazują ciepło przez konwekcję, ponieważ chłodniejsze cząsteczki gazu przemieszczają się do regionów zawierających cieplejsze cząsteczki gazu. Jest to podobne do mniejszych bardziej zawartych cykli konwekcyjnych obecnych w pomieszczeniu ogrzewanym z jednej strony. Chociaż nie jest to tak proste w atmosferze, ponieważ system jest bardziej otwarty, więc wzrost i spadek mas powietrza spowodować ruch w wielu kierunkach.
Moment powietrza w górę wokół regionów niskiego ciśnienia spowodować masy powietrza do zbieżności w pobliżu ziemi i rozbieżności wysoko w troposferze. Odwrotna sytuacja ma miejsce wokół regionów wysokiego ciśnienia, gdzie prądy powietrzne zbiegają się przy ziemi i zbiegają się w górnej atmosferze.
Ponieważ żyjemy na obracającej się planecie, wiatry nie wieją w liniach prostych bezpośrednio pomiędzy regionami wysokiego i niskiego ciśnienia. Rzeczywisty kierunek wiatru jest określany przez to, jak ruchy powietrza napędzane przez siły gradientu ciśnienia są odchylane przez efekt Coriolisa.
.