Почему дует ветер?

Короткий ответ на этот вопрос: ветер дует потому, что Солнце нагревает одни части нашей планеты больше, чем другие, и такой неравномерный нагрев приводит к возникновению ветра.

Это означает, что энергия ветра на самом деле является разновидностью солнечной энергии.

Все ветры похожи друг на друга

Ветровые системы на Земле варьируются от глобальных пассатов до местных морских бризов, но все они в конечном итоге зависят от неравномерного нагрева Земли Солнцем.

Когда поверхность земли нагревается в течение дня и становится теплее, она нагревает воздух над ней за счет процесса, называемого теплопроводностью. Это заставляет воздух расширяться, чтобы занять больший объем. Согласно так называемому «закону идеального газа», объем увеличивается прямо пропорционально температуре.

Другими словами, нагретый воздух менее плотный и более «раздутый». Если это произойдет сразу со всем воздухом, то ветра не будет; весь воздушный слой будет просто немного больше (толще).

Однако, если это произойдет с воздухом в одном конкретном месте, а не в его окрестностях, нагретый воздух будет подниматься вверх.

Это принцип, который позволяет воздушным шарам оставаться на плаву в воздухе: общий вес воздуха в воздушном шаре, плюс корзина и люди внутри, должен быть примерно таким же, как вес того же объема более холодного воздуха снаружи воздушного шара.

Если нет груза или привязи, воздушный шар будет продолжать ускоряться вверх, пока не остынет воздух внутри.

Когда такое большое количество нагретого воздуха поднимается от поверхности, другой воздух у земли должен перемещаться вбок, чтобы занять его место. Чем больше площадь, над которой это происходит, тем сильнее должен быть горизонтальный ветер, чтобы собрать весь воздух в нужное положение.

Это явление дает нам дневные морские бризы у берегов, которые могут быть довольно сильными, когда более прохладный морской воздух поступает, чтобы заменить нагретый континентальный воздух, когда он поднимается вверх.

В течение многих дней аналогичный процесс дает нам муссоны, потому что прогревание сильнее летом и слабее зимой, что приводит к сильным температурным контрастам и ветрам летом (а часто и противоположным по направлению зимой).

В свою очередь, это приводит к сезонным сдвигам преобладающих ветров, которые часто приносят дожди в теплое время года в тропических районах.

Большие ветровые системы

Самые большие ветровые системы на планете называются общей циркуляцией атмосферы. К ним относятся пассаты или восточные ветры, западные ветры средних широт и ревущие сороковые.

Эти большие системы циркуляции возникают из-за того, что тропики получают больше тепла от Солнца, чем полюса, и (очевидно) становятся намного теплее.

Теплый воздух естественным образом начинает подниматься и стремится течь к полюсам, в то время как полярный воздух стремится спуститься к тропикам.

Конечно, воздуху нужно много времени (много дней), чтобы совершить такое долгое путешествие. Между тем, Земля постоянно вращается, а это означает, что потоки воздуха, пытающиеся двигаться по прямой линии, будут постепенно поворачиваться.

Ветер, дующий к полюсу, постепенно поворачивает на восток и становится западным в средних широтах (западный означает «с запада»).

Низкий ветер, направляющийся к тропикам, поворачивает на запад и становится восточным, также известным как пассат, поэтому капитаны кораблей веками использовали его для пересечения океанов. Среднеширотные западные ветры очень сильны на большой высоте, в некоторых местах достигая 300 километров в час.