文章目录

• 大气压力
• 大气环流
• 大气湍流
• 地带
• 摘要

为什么有风？(风是怎么产生的？)

你一定觉得这个问题很可笑——小孩子都知道空气流形成风，风是因为空气流形成的！

那么空气为什么会流动呢？当然，我不是说你打开电风扇，也不是你鼓起腮帮子吸一口气，而是大自然中的海量空气流。你知道答案吗？

今天我们就来说说风的起源，从科学的角度来探讨大气压力、地球自转、热力分布对风的影响。然后你就会知道，风不是吹那么简单。

在强风中摇曳的樱桃树

大气压力

我们的地球表面覆盖着厚厚的大气，大气主要由氮和氧组成，它们占大气体积的99%以上。是气态物质，它们也有质量。地球大气层的总质量约为5.15×10 ⁸千克。所谓气压，我们指的是单位面积的大气压力，也就是其上方空气柱的重力。

你可能会说:很简单！大家都知道一个标准大气压是760毫米汞柱高，101325帕斯卡，相当于每平方米10.3吨压力。

大气压力的测量

很好，你的答案是正确的。但这是“一个标准大气压”，既是测量值，也是规定值。即当温度为0℃，在纬度45度的海平面上，水银气压计上的数值为760毫米汞柱(相当于1013.25百帕)时，这是一个标准大气压。

其实在纬度45度的海平面，温度并不总是保持在0℃，只要温度变化，气压也变化。这是因为随着温度的升高空气体分子的运动速度会加快，相互远离，空气体的密度会相应降低。相反，温度的降低会导致空气体密度的增加。而一个地区的大气厚度基本不变，密度增加意味着这个地区的空气体更多，其大气压力自然增加。

大气压会随着温度的变化而变化。

在地球表面，由于地形的差异、日照强度的变化、水汽蒸发量的差异等一系列复杂的原因。，地表空气体形成不同温度的气团。这些气团相遇的地方，由于大气压的差异，空气体会流动，空气体会从压力高的区域向压力低的区域倾泻，这就是风。

世界上主要的气团，用颜色表示冷暖。

大气环流

大气环流是覆盖地球的最大和最广泛的风。因为地球赤道覆盖着大面积的海洋，这里的阳光也最强。在强烈的阳光照射下，海水大量蒸发到大气中，海面的高温也加热了空气体。海面上方空气团被加热形成上升气流，气压降低。

赤道上升的气体不会积聚。一方面会在高空降温形成大范围降水，同时会向两侧极地移动。当这些空气体移动到南北纬30°附近时，变得干冷，干冷空气体由于密度增加而下沉，在这个纬度带形成了一个副热带高压区。到达地面后，又流向赤道，补充赤道地区上升的空气体，从而完成一个循环。我们称这个环流圈为哈德利环流圈或信风环流圈，因为它在赤道两侧形成了一个巨大的信风带。

大气环流形成的原因

大家可能注意到了，在南北纬30°附近的副热带高压两侧，大气环流的方向是不一样的:北纬30°线以南吹东北信风，但西风主要吹偏北。为什么会这样？

能控制风向的力有三种:大气高压差引起的气压梯度变化、地球自转和摩擦力。

根据上一段的分析，我们知道空气体会从高压区流向低压区，应该是直线运动。同时，由于地球一直在自转，地球的自转会对流动的空气体施加第二个力——科里奥利力。

转盘上科里奥利力的模拟，铅笔运动的方向代表流体运动的方向。

因为科里奥利效应，当风从北纬30°的副热带高压区吹向两侧时，会顺时针方向运动，但在南半球，会反方向运动。同样，如果北半球海洋有热带气旋或龙卷风，其旋转方向是逆时针的。

由于科里奥利效应，北半球高压区的风向为顺时针方向，而低压区的风向为逆时针方向。

大气湍流

湍流是一种不规则的大气运动，常发生在大气底部的边界层、对流云内部以及大气对流层上部的西风急流区。当空气体层有明显的风速切变，上层空气体温度低于下层对流条件时，容易发生随机湍流。

由于太阳对地面各部分的加热是不均匀的，大气的高低压区往往是随机交错的，所以空气团在运动过程中会有随机的湍流。大气湍流伴随着物质、能量和动量的传递和交换，其运动速度比层流快得多，因此其扩散和切应力也很大。此外，湍流随机发生，风速快且风向不确定，突发风切变往往对飞机飞行安全构成威胁。

科学家为研究湍流现象而制造的涡流。

地带

通常，空气体会从高压区流向低压区，风速受压差(气压梯度)控制。当与等压线的距离减小时，其速度会更高，风的运行路径也会自然。

如果前方有障碍物，风就不会通过，要么以最短路径绕路，要么被迫爬升产生振荡，这也是产生颠簸的重要原因之一。

山脉会产生垂直方向的振荡风。

海风和陆风可能是沿海地区盛行风的重要因素。因为水的比热大于陆地的比热，所以海水被太阳加热的速度较慢。陆地表面温度迅速上升，陆地通过传导加热其上方的空气体。温暖空气体的上升导致从海洋到陆地的压力梯度约为2毫巴。海面的高压冷空气体流向内陆低压区，在海岸附近产生凉风。

夜间由于比热值的差异，陆地比海洋降温快，气温变化导致白天海风消散。当陆地上的温度低于海水温度时，水面以上的大气压力就会低于陆地，从而产生陆风。

海风和陆风的产生是由于沿海的局地气压差，导致昼夜风向不同。

气旋通常发生在温暖的海面，偶尔龙卷风是由陆地烧焦引起的。当海面温度快速上升时，快速蒸发的水汽形成快速上升的低压区，同时由于地球的自转，空气体具有非零的绝对角动量。当空气体径向向内流动时，开始循环旋转(北半球逆时针，南半球顺时针)以维持角动量。所以产生了破坏力很大的气旋，这种气旋通常产生在热带海面上，所以称为热带气旋。热带气旋在亚洲被称为台风，在美洲被称为飓风。

热带气旋的截面结构

摘要

风是由空气体的流动产生的，这是由于地球大气加热不均匀，造成不同纬度和地区气压的差异。

大气压不是恒定的。空气体受热时会膨胀上升，热空气体所在区域的气压会降低。相邻的冷空气体会弥补热空气体留下的空空间，从而形成风。

地球上最大的风是大气环流。由于科里奥利效应，在地球的不同纬度产生了不同方向的风带。

大气环流并不是造成地球逆风的唯一因素。由于地形地貌的差异，以及不同地区加热不均匀，地球各地都产生地形风。

风是地球表面最多变的气候因素之一，也是塑造地形的杰出大师。我们应该仔细研究和理解它。