大气循环:空气运动与地球力

大气循环是空气围绕地球表面的运动。它是由于地球表面的不均匀受热，扰乱了大气的平衡，导致了空气运动和大气压力的改变而引起的。由于地球有弯曲的表面，它绕倾斜的轴旋转，同时也绕太阳进行轨道运动，地球的靠近赤道区域比极地区域从太阳接收到更多的热量。所有这些因素都会影响太阳照射地球某一地面的时间长度和角度。

在一般的循环理论中，低压区域存在于近赤道地区，高压区域存在于近极地地区，原因是温度的差异。阳光的加热导致空气的密度降低，从而在近赤道地区上升。作为结果的低压使得极地的高压空气沿地球表面向赤道区域流动。当温暖的空气流向极地时，它会变冷，变得更加稠密，进而下沉回到地面（如图）。

理论上的大气循环

这个空气循环模式在理论上是正确的，然而，空气循环被几个力改变了，最为重要的是地球的自转。

地球自转产生的力称为科里奥利力（简称为地球自转偏向力）。这个力在我们走动时是无法感觉得到的，因为相对于地球自转的范围和速度我们行进的速度很慢，行进的距离也相当地短。然而，它会明显地影响移动很大距离的物体，例如一个气团或者水体。地球自转偏向力在北半球使得空气向右偏转，导致它沿着弯曲的路线前进而不是直线。偏转的程度根据纬度的不同而变化。在极地是最大的，而在赤道降低为零。地球自转偏向力的大小也随运动物体的速度而不同，速度越快，偏转得越大。在北半球，地球的自转使运动的空气向右偏转，而且改变了空气的总体循环模式。

地球的自转速度导致每个半球上整体的气流分开成三个明显的气流单元（如图）。(www.xing528.com)

实际中的大气循环

在北半球，赤道地区的暖空气从地表向上升起，向北流动，同时因地球的自转而向东转向。当它前进到从赤道到北极距离的1/3时，它不再向北流动，而是向东流动。这时空气会在大约北纬30度的带状区域变冷下降，导致它向地表下降的区域成为一个高压区域。然后它沿着地表向南回流向赤道。地球自转偏向力使得气流向右偏转，因此在北纬30度至赤道之间产生了东北方向的信风。类似的力产生了30度～60度范围内以及60度至极地地区的围绕地球的循环单元。这个循环模式导致了在美国本土边界内的西风盛行（美国本土和墨西哥以及加拿大的边界都是东西方向的，所在纬度区域流行西风）。

循环模式由于季节变化，大陆和海洋的表面差异以及其他因素而变得更加复杂。

地球表面的地形产生的摩擦力改变了大气中空气的运动。从距离地表的600米内，地表和大气之间的摩擦力使流动的空气变慢。因为摩擦力减小了地球自转偏向力使得风从它的路径转向。这就是为什么在地表的风向稍微不同于地表之上上千米高度的风向的原因。