Vítr a tlaková gradientová síla

Vítr je pohyb vzduchu po zemském povrchu a je způsoben rozdíly v tlaku vzduchu mezi jednotlivými místy. Síla větru se může lišit od mírného vánku po hurikánovou sílu a měří se pomocí Beaufortova váha.

Větry jsou pojmenovány ze směru, ze kterého pocházejí. Například, západně je vítr přicházející ze západu a foukající směrem na východ. Rychlost větru se měří pomocí anemometr a jeho směr je určen větrnou lopatkou.

Protože vítr je způsoben rozdíly v tlaku vzduchu, je důležité pochopit tento koncept i při studiu větru. Tlak vzduchu je vytvářen pohybem, velikostí a počtem molekul plynu přítomných ve vzduchu. To se liší v závislosti na teplotě a hustotě vzduchové hmoty.

V roce 1643 vyvinul Evangelista Torricelli, student Galileo, rtuťový barometr pro měření tlak vzduchu po studiu vody a čerpadel v těžebních provozech. Vědci dnes používají podobné nástroje a jsou schopni měřit normální tlak na hladinu moře při asi 1013,2 milibarech (síla na metr čtvereční plochy).

V atmosféře existuje několik sil, které ovlivňují rychlost a směr větru. Nejdůležitější je však gravitační síla Země. Jak gravitace komprimuje zemskou atmosféru, vytváří tlak vzduchu - hnací sílu větru. Bez gravitace by neexistovala atmosféra ani tlak vzduchu, a tedy ani vítr.

Síla skutečně způsobující pohyb vzduchu je síla tlakového gradientu. Rozdíly v tlaku vzduchu a tlakové gradientové síle jsou způsobeny nerovnoměrným zahříváním zemského povrchu při příchodu solární radiace soustředí se na rovníku. Například kvůli energetickému přebytku v nízkých zeměpisných šířkách je vzduch teplejší než vzduch v pólech. Teplý vzduch je méně hustý a má nižší barometrický tlak než studený vzduch ve vysokých zeměpisných šířkách. Tyto rozdíly v barometrickém tlaku vytvářejí tlakovou gradientovou sílu a vítr, když se vzduch neustále pohybuje mezi oblastmi vysokého a vysokého tlaku nízký tlak.

Pro zobrazení rychlosti větru je tlakový gradient vykreslen pomocí meteorologických map mapovány isobary mezi oblastmi vysokého a nízkého tlaku. Tyče rozmístěné daleko od sebe představují postupný tlakový gradient a lehké větry. Ti blíž spolu vykazují strmý tlakový gradient a silný vítr.

Konečně, Coriolisova síla a tření významně ovlivňují vítr po celém světě. Coriolisova síla způsobuje odklon větru od přímé dráhy mezi vysokotlakými a nízkotlakými oblastmi a třecí síla zpomaluje vítr, když se pohybuje po zemském povrchu.

V atmosféře jsou různé úrovně cirkulace vzduchu. Nicméně, ti ve středu a nahoře troposféra jsou důležitou součástí cirkulace vzduchu v celé atmosféře. K mapování těchto modelů cirkulace použijte mapy horního tlaku vzduchu jako referenční bod 500 milibarů (mb). To znamená, že výška nad hladinou moře je zakreslena pouze v oblastech s tlakem vzduchu 500 mb. Například přes oceán může být 500 mb 18 000 stop do atmosféry, ale po zemi to může být 19 000 stop. Naproti tomu mapy povrchového počasí vykreslují tlakové rozdíly založené na pevné výšce, obvykle hladině moře.

Hladina 500 mb je důležitá pro větry, protože analýzou větrů vyšší úrovně se meteorologové mohou dozvědět více o povětrnostních podmínkách na zemském povrchu. Tyto větry vyšší úrovně často vytvářejí povětrnostní a větrné vzorce na povrchu.

Dva větrné vzory vyšší úrovně, které jsou důležité pro meteorology, jsou Rossbyho vlny a tryskový proud. Rossby vlny jsou významné, protože přinášejí studený vzduch na jih a teplý vzduch na sever, což vytváří rozdíl v tlaku vzduchu a větru. Tyto vlny se vyvíjejí podél proudového proudu.

Kromě nízkých a vyšších úrovní globálního větru existují po celém světě různé typy místních větrů. Příkladem je vítr na moři a na moři, který se vyskytuje na většině pobřeží. Tyto větry jsou způsobeny teplotními a hustotními rozdíly vzduchu nad zemí oproti vodě, ale jsou omezeny na pobřežní lokality.

Větříky do horských údolí jsou dalším lokalizovaným vzorem větru. Tyto větry jsou způsobeny, když se horský vzduch v noci rychle ochladí a stéká dolů do údolí. Kromě toho vzduch v údolí rychle získává teplo během dne a stoupá vzhůru a vytváří odpolední vánek.

Mezi další příklady místních větrů patří teplý a suchý vítr Santa Ana v jižní Kalifornii, chladný a suchý mlhový vítr Francouzské údolí Rhône, velmi chladný, obvykle suchý bora vítr na východním pobřeží Jaderského moře a chinookské větry na severu Amerika.

Vítr může také nastat ve velkém regionálním měřítku. Jedním příkladem tohoto typu větru by byly katabatické větry. Jedná se o větry způsobené gravitací a někdy se nazývají drenážní větry, protože při hustém toku odtékají dolů nebo do svahu, studený vzduch ve vysokých nadmořských výškách teče dolů z gravitace. Tyto větry jsou obvykle silnější než vánky do horských údolí a vyskytují se na větších plochách, jako je náhorní plošina nebo vysočina. Příklady katabatických větrů jsou ty, které odfukují Antarktidu a Grónské obrovské ledové pláty.

Sezónní řazení monzunové větry nalezené v jihovýchodní Asii, Indonésii, Indii, severní Austrálii a rovníkové Africe jsou dalším příkladem regionální větry, protože jsou omezeny na větší oblast tropů, na rozdíl od jen Indie pro příklad.

Ať už jsou větry místní, regionální nebo globální, jsou důležitou součástí atmosférické cirkulace a hrají důležitou roli v lidském životě na Zemi, protože jejich tok přes obrovské oblasti je schopen pohybovat se po celém světě v počasí, znečišťujících látkách a dalších položkách ve vzduchu.