風是怎樣產生的? 為什么會刮風

風是怎么形成的?
你一定覺得這個問題很可笑——小孩子都知道空氣流形成風,風是由空氣流形成的!
那么,空氣體為什么會流動呢?當然,我不是說你開電風扇,更不是說你吹臉頰,而是自然界大規模的空氣流 。你知道答案嗎?
今天我們就來說說風的起源,從科學的角度探討大氣壓力、地球自轉和熱分布對風的影響 。然后你就會知道風不是吹的那么簡單 。

風是怎樣產生的?  為什么會刮風

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櫻花樹在強風中搖曳
大氣壓力我們的地球表面覆蓋著厚厚的大氣層,大氣層主要由氮和氧組成,它們占大氣體積的99%以上 。是氣體,它們也有質量 。地球大氣層的總質量約為5.1510?千克 。我們所說的氣壓,是指單位面積的大氣壓力,也就是它上面空氣柱的重力 。
你可能會說:這個很簡單!大家都知道一個標準大氣壓有760毫米汞柱高,101325帕斯卡,相當于每平方米10.3噸的壓力 。
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大氣壓力測量
很好,你的回答非常正確 。但這是“標準大氣壓”,既是測量值,也是規定值 。即溫度為0℃時,緯度45度的海平面,水銀氣壓計上的數值為760毫米汞柱(相當于0.13.25百帕斯卡),這是一個標準大氣壓 。
事實上,在緯度45度的海平面上,溫度并不總是保持在0℃,只要溫度變化,氣壓也會發生變化 。這是因為,隨著溫度的升高,空氣體分子會移動得更快,相互遠離,空氣體密度也會相應降低 。相反,溫度的降低會導致空氣體密度的增加 。但是一個地區的大氣厚度基本不變,密度的增加意味著這個地區有更多的空氣體,其大氣壓力自然增加 。
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大氣壓會隨著溫度而變化 。
在地球表面,由于地形的差異、日照強度的變化、水汽蒸發的差異等一系列復雜原因,地表空氣體形成了不同溫度的氣團 。在這些氣團相遇的地方,不同的大氣壓力會造成空空氣流動,空空氣會從高壓區傾瀉到低壓區,這就是所謂的風 。
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世界主要氣團,顏色表示溫暖和寒冷 。
大氣環流大氣環流是覆蓋地球的最大和最廣泛的風 。因為地球赤道附近有大片的海洋,這里的陽光也是最強的 。在強烈的陽光照射下,海水大量蒸發到大氣中,海面的高溫也加熱了空氣體 。海面上方的空氣團受熱形成上升氣流,氣壓下降 。
赤道上升的氣體不會積聚 。一方面會在高溫空降溫形成大范圍降水,同時會向兩側極地移動 。當這些空氣體移動到南北緯度30°附近時,變得干冷,干冷的空氣體隨著密度的增加而下沉,在這個緯度帶形成一個副熱帶高壓區 。到達地面附近,再次流向赤道,補充赤道地區上升的空空氣,從而完成一個周期 。我們稱這個環流圈為哈德利環流圈或貿易風環流圈,因為它在赤道兩側創造了巨大的貿易風帶 。
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【風是怎樣產生的?為什么會刮風】大氣環流形成的原因
你可能注意到了,30°緯度附近副熱帶高壓兩側的大氣環流方向是不一樣的:東北信風在30°緯度以南吹,而西風主要是向北吹 。為什么會這樣?
有三種力可以控制風的方向:大氣中的壓力差引起的壓力梯度、地球的自轉和摩擦力 。
根據上一段的分析,我們知道空氣體會從高壓區流向低壓區,應該是直線運動的 。同時,由于地球一直在自轉,地球的自轉會對流動的空氣體施加第二個力——科里奧利力 。
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科氏力在轉盤上模擬,鉛筆運動的方向代表流體運動的方向 。
由于科里奧利效應,當風從北緯30°的副熱帶高壓區吹向兩側時,會順時針方向移動,而在南半球,則會反方向移動 。同樣,如果北半球海洋出現熱帶氣旋或龍卷風,其旋轉方向也是逆時針方向 。
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由于科里奧利效應,北半球高壓區風向為順時針,低壓區為逆時針 。
大氣湍流湍流是一種不規則的大氣運動,常發生在大氣底部的邊界層、對流云內部以及大氣對流層上部的西風急流區 。當空氣體層存在明顯的風速切變,且上層空氣體溫度低于下層時,容易發生隨機湍流 。

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