Vietor a sila gradientu tlaku

Vietor je pohyb vzduchu cez zemský povrch a je spôsobovaný rozdielmi v tlaku vzduchu medzi jednotlivými miestami. Sila vetra sa môže líšiť od mierneho vetra po hurikánovú silu a meria sa pomocou Beaufortova váha.

Vietory sú pomenované podľa smeru, z ktorého pochádzajú. Napríklad západným je vietor prichádzajúci zo západu a fúkajúci smerom na východ. Rýchlosť vetra sa meria pomocou anemometer a jeho smer je určený vetrovou lopatkou.

Pretože vietor je spôsobený rozdielmi v tlaku vzduchu, je dôležité pochopiť tento pojem aj pri štúdiu vetra. Tlak vzduchu sa vytvára pohybom, veľkosťou a počtom molekúl plynu prítomných vo vzduchu. To sa líši v závislosti od teploty a hustoty vzduchovej hmoty.

V roku 1643 Evangelista Torricelli, študent Galilea, vyvinul ortuťový barometer na meranie tlak vzduchu po štúdiu vody a čerpadiel v banských prevádzkach. Dnes používajú vedci podobné nástroje a sú schopní zmerať normálny tlak na hladinu mora pri asi 1013,2 milibaroch (sila na meter štvorcový povrchu).

V atmosfére je niekoľko síl, ktoré ovplyvňujú rýchlosť a smer vetra. Najdôležitejšou je však gravitačná sila Zeme. Keď gravitácia komprimuje zemskú atmosféru, vytvára tlak vzduchu - hnaciu silu vetra. Bez gravitácie by neexistovala atmosféra ani tlak vzduchu, a teda ani vietor.

Sila skutočne zodpovedná za spôsobenie pohybu vzduchu je síla tlakového gradientu. Rozdiely v tlaku vzduchu a tlakovej gradientovej sile sú spôsobené nerovnomerným zahrievaním zemského povrchu pri vstupe slnečné žiarenie sa koncentruje na rovníku. Napríklad z dôvodu energetického prebytku v nízkych zemepisných šírkach je vzduch teplejší než vzduch v póloch. Teplý vzduch je menej hustý a má nižší barometrický tlak ako studený vzduch vo veľkých zemepisných šírkach. Tieto rozdiely v barometrickom tlaku sú príčinou sily tlakového gradientu a vetra, keď sa vzduch neustále pohybuje medzi oblasťami vysokých a vysokých nízky tlak.

Aby sa zobrazili rýchlosti vetra, tlakový gradient sa vynesie na mapy počasia pomocou mapované izobary medzi oblasťami s vysokým a nízkym tlakom. Tyče, ktoré sú od seba vzdialené, predstavujú postupný tlakový gradient a ľahké vetra. Tí bližší k sebe vykazujú prudký tlakový gradient a silné vetry.

Nakoniec, Coriolisova sila a trenie významne ovplyvňuje vietor po celom svete. Coriolisova sila spôsobuje vychýlenie vetra z jeho priamej dráhy medzi vysokotlakovými a nízkotlakovými oblasťami a trecia sila spomaľuje vietor pri jeho pohybe po zemskom povrchu.

V atmosfére sú rôzne úrovne cirkulácie vzduchu. Avšak, tí v strede a na hornom okraji troposféra sú dôležitou súčasťou cirkulácie vzduchu v celej atmosfére. Na mapovanie týchto modelov cirkulácie horné mapy tlaku vzduchu používajú ako referenčný bod 500 milibarov (mb). To znamená, že výška nad hladinou mora sa vynáša iba v oblastiach s hladinou tlaku vzduchu 500 mb. Napríklad cez oceán môže byť 500 mb 18 000 stôp do atmosféry, ale na súši to môže byť 19 000 stôp. Naproti tomu mapy povrchového počasia vykresľujú tlakové rozdiely na základe pevnej výšky, zvyčajne hladiny mora.

Hladina 500 mb je dôležitá pre vetry, pretože analýzou vetra najvyššej úrovne sa meteorológovia môžu dozvedieť viac o poveternostných podmienkach na zemskom povrchu. Tieto vetry vyššej úrovne často vytvárajú poveternostné a veterné vzorce na povrchu.

Dva meteorologické vzorce hornej úrovne, ktoré sú dôležité pre meteorológov, sú Rossbyho vlny a prúdový pohon. Rossby vlny sú významné, pretože privádzajú studený vzduch na juh a teplý vzduch na sever, čím spôsobujú rozdiel v tlaku vzduchu a vetra. Tieto vlny sa vyvíjajú pozdĺž prúdového lúča.

Popri nízkych a vyšších úrovniach globálneho vetra existujú po celom svete rôzne typy miestnych vetrov. Jedným z príkladov sú vetry na more a more, ktoré sa vyskytujú na väčšine pobrežia. Tieto vetry sú spôsobené rozdielmi teplôt a hustoty vzduchu nad pevninou v porovnaní s vodou, ale obmedzujú sa na pobrežné oblasti.

Vetriny s horskými údoliami sú ďalším lokalizovaným vetrom. Tieto vetry sú spôsobené tým, že sa horský vzduch v noci rýchlo ochladzuje a steká do dolín. Okrem toho dolný vzduch rýchlo získava teplo počas dňa a stúpa smerom nahor a vytvára popoludňajší vánok.

Medzi ďalšie príklady miestneho vetra patrí teplý a suchý vietor Santa Ana v južnej Kalifornii, studený a suchý hmlový vietor Francúzske údolie Rhône, veľmi studený, zvyčajne suchý vietor bora na východnom pobreží Jadranského mora a chinookský vietor na severe America.

Vietor sa môže vyskytnúť aj vo veľkom regionálnom meradle. Jedným príkladom tohto typu vetra by boli katabatické vetry. Sú to vetry spôsobené gravitáciou a niekedy sa nazývajú drenážne vetry, pretože v prípade hustého prúdenia stekajú dole alebo do svahu, studený vzduch vo vysokých nadmorských výškach tečie z kopca gravitáciou. Tieto vetry sú zvyčajne silnejšie ako vetra v horských údoliach a vyskytujú sa na veľkých plochách, ako sú náhorná plošina alebo vysočina. Príklady katabatických vetrov sú tie, ktoré odfúkajú Antarktídu a obrovské grónske ľadové pláty.

Sezónne posunutie monzúnový vietor nájdené v juhovýchodnej Ázii, Indonézii, Indii, severnej Austrálii a rovníkovej Afrike sú ďalším príkladom regionálne vetry, pretože sú obmedzené na väčší región trópov, na rozdiel od práve Indie príkladom.

Či už sú vetry miestne, regionálne alebo globálne, sú dôležitou súčasťou atmosférickej cirkulácie a zohrávajú dôležitú úlohu v ľudskom živote na Zemi, pretože ich tok cez rozsiahle oblasti je schopný pohybovať sa po celom svete počasím, znečisťujúcich látok a iných látok prenášaných vzduchom.