风是怎么形成的？

你一定觉得这个问题很可笑。-小朋友都知道空气流形成风，风是由空气流形成的！

那么，空气体为什么会流动呢？当然，我不是说你开电风扇，更不是说你吹脸颊，而是自然界大规模的空气流。你知道答案吗？

今天我们就来说说风的起源，从科学的角度探讨大气压力、地球自转和热分布对风的影响。然后你就会知道风不是吹的那么简单。

樱花树在强风中摇曳

大气压力

我们的地球表面覆盖着厚厚的大气层，大气层主要由氮和氧组成，它们占大气体积的99%以上。是气体，它们也有质量。地球大气层的总质量约为5.1510⁸千克。我们所说的气压，是指单位面积的大气压力，也就是它上面空气柱的重力。

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

大气压力测量

很好，你的回答非常正确。但这是“标准大气压”，既是测量值，也是规定值。即温度为0℃时，纬度45度的海平面，水银气压计上的数值为760毫米汞柱(相当于1013.25百帕斯卡)，这是一个标准大气压。

事实上，在纬度45度的海平面上，温度并不总是保持在0℃，只要温度变化，气压也会发生变化。这是因为随着温度的升高，空气体分子的运动速度会加快，相互之间会远离，空的气体密度也会相应降低。相反，温度的降低会导致空气体密度的增加。但是一个地区的大气厚度基本不变，密度的增加意味着这个地区有更多的空气体，其大气压力自然增加。

大气压会随着温度而变化。

在地球表面，由于地形的差异、日照强度的变化、水汽蒸发的差异等一系列复杂原因，地表空气体形成了不同温度的气团。在这些气团相遇的地方，不同的大气压力会造成空空气流动，空空气会从高压区倾泻到低压区，这就是所谓的风。

世界主要气团，颜色表示温暖和寒冷。

大气环流

大气环流是覆盖地球的最大和最广泛的风。因为地球赤道附近有大片的海洋，这里的阳光也是最强的。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。海面上方的空气团受热形成上升气流，气压下降。

赤道上升的气体不会积聚。一方面会在高温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度30°附近时，变得干冷，干冷的空气体随着密度的增加而下沉，在这个纬度带形成一个副热带高压区。到达地面附近，再次流向赤道，补充赤道地区上升的空空气，从而完成一个周期。我们把这个环流圈称为哈德利环流圈或贸易风环流圈，因为为其创造了赤道两侧巨大的贸易风带。

大气环流形成的原因

你可能注意到了，30°纬度附近副热带高压两侧的大气环流方向是不一样的:东北信风在30°纬度以南吹，而西风主要是向北吹。为什么会这样？

有三种力可以控制风向:大气中的压力差引起的压力梯度、地球的自转和摩擦力。

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，应该是直线运动的。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。

科氏力在转盘上模拟，铅笔运动的方向代表流体运动的方向。

由于科里奥利效应，当风从北纬30°的副热带高压区吹向两侧时，会顺时针方向移动，而在南半球，则会反方向移动。同样，如果北半球海洋出现热带气旋或龙卷风，其旋转方向也是逆时针方向。

由于科里奥利效应，北半球高压区风向为顺时针，低压区为逆时针。

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。当空气体层存在明显的风速切变，且上层空气体温度低于下层时，容易发生随机湍流。

由于太阳对地面各部分的加热不均匀，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随机湍流。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，风向不确定，突如其来的风切变往往对飞机的飞行安全构成威胁。