Jak przebiega cyrkulacja powietrza na Ziemi? Wyjaśnienie, przyczyny i następstwa.

Ziemia, jak z pewnością wszyscy już wiemy, jest nierównomiernie nagrzewana przez Słońce. Zjawisko to ma niebagatelny wpływ na cyrkulację powietrza w skali globalnej. W sytuacji zatrzymania cyrkulacji powietrza na Ziemi, temperatura w strefach gorących rosłaby wykładniczo, natomiast w strefach zimnych – malała. Obecna różnica temperatury między równikiem a biegunami wynosi ok. 44°C.

Aby lepiej zrozumieć całość zagadnień, przejdźmy do omówienia prostego zjawiska jakim jest wiatr. Wiatr to inaczej poziomy ruch powietrza, który został wywołany różnicą ciśnienia atmosferycznego pomiędzy dwoma obszarami. Siła wiatru wynika z wielkości różnicy w ciśnieniu. Oprócz ciśnienia, wpływ na siłę wiatru wywiera również siła Coriolisa, która zmienia jego kierunek.

Należy zapamiętać, że wiatr wieje zawsze z wyżu do niżu, zaś przez kierunek wiatru rozumie się kierunek pochodzenia wiatru. Jeśli słyszymy, że jutro czeka nas wiatr północy, to powinniśmy spodziewać się wiatru wiejącego z północy (nie wiejącego na północ).

Powietrze obecne w atmosferze znajduje się w nieustannym ruchu. Spowodowane jest to silniejszym nagrzaniem podłoża w jednym miejscu, a mniejszym nagrzaniem w innym regionie. Ciepłe powietrze ma mniejszą gęstość i unosi się, wówczas nad powierzchnią ziemi obserwujemy niż. W przypadku opadanie powietrza chłodnego – wyż.

W szerszej perspektywie mechanizm opisany powyżej tworzy globalną cyrkulacje termiczną:

1. Strefa okołorównikowa: do stref okołorównikowych dociera największa ilość promieniowania słonecznego, co przekłada się na proces konwekcji, czyli unoszenia się nagrzanego powietrza. Ciepłe masy powietrza ochładzają się poprzez unoszenie w wyższe partie atmosfery. Zjawisko to prowadzi do kondensacji pary wodnej i powstawania chmur burzowych. W regionach okołorównikowych codzienne w godzinach popołudniowych występują tzw. deszcze zenitalne. Oprócz tego nad równikiem tworzy się pas niskiego ciśnienia (pochodzenia termicznego), który skutkuje brakiem poziomych ruchów powietrza, czyli wiatrów.

2. Strefa podzwrotnikowa: powietrza znad równika wędruje w kierunku wyższych szerokości geograficznych (wiatry te nazywamy antypasatami). Gdzieś w okolicach 30° szerokości geograficznej powietrze opada, tworząc obszar wyżowy. Opadające powietrze nagrzewa się wraz ze zbliżaniem do powierzchni Ziemi. Jest ono suche i gorące, gdyż całą wilgoć „oddało” w regionie równika. Aby zachować cyrkulacje, muszą występować również watry wiejące w stronę przeciwną, czyli z okolic podzwrotnikowych wyżów do niżów równikowych. Wiatr ten nazywamy pasatami, jest on stałym wiatrem (wiejący przez cały rok) od zwrotników ku równikowi.  Natomiast całość wiatrów wiejących w tej strefie jest zwana cyrkulacją pasatową.

Na wszystkie wiatry oddziałuje siła Coriolisa, która odchyla kierunek wiatru od południkowemu do zachodniego (na półkuli północnej w prawo, na południowej w lewa).

3. Strefa umiarkowana: w strefie umiarkowanych szerokości geograficznych obserwujemy obszary niskiego ciśnienia. W strefy te wędruje część powietrza pochodzącego z wyżów podzwrotnikowych. Siła Coriolisa, opisana powyżej, sprawia, że ruch powietrza przyjmują formę wiatrów zachodnich. W okolicach 60° szerokości geograficznej stykają się ze sobą ciepłe wiatry zachodnie oraz zimne masy powietrza napływające z okolic biegunów – skutkuje to powstaniem niżu wędrownego.

4. Obszar okołobiegunowy: w tej strefie mroźne powietrz opada, tworząc wyż termiczny. Powietrze to przemieszcza się w kierunku niższych szerokości geograficznych, zaś siła Coriolisa przekształca je w wiatr wschodni.