按此推理,北半球地面始终刮北风,南半球地面始终刮南风,实际上这种环流是不存在的,因为我们设定的地球是静止不旋转的,而且没有海洋陆地,也没有地形起伏。
我们还是用这个没有海洋陆地与地形起伏的地球,让他旋转起来,情况又如何呢。
在旋转地球的表面已不是惯性系,运动的物体会额外受到地转偏向力的影响,这种偏向力称为科里奥利力或科氏惯性力(简称科氏力),在科氏力作用下,在北半球向任何方向运动的物体都会向右偏斜,在南半球向任何方向运动的物体都会向左偏斜。科氏力在赤道为0,向高纬度逐渐增大。其实科氏力不是一种力,它是真正的惯性结果。注意:科氏力的作用在大尺度运动的物体才明显,在平常的小空间仍是普通惯性系。有关科氏力的知识在此不作介绍,有兴趣者请另找参考资料。
先看北半球,在赤道受热的空气上升向高纬度(北方)流动,在赤道形成赤道低气压带。空中向北的气流在科氏力的作用下向东偏斜,随着向北科氏力增大偏斜增大,在纬度30度左右转成西风,这些空气不再北上,形成堆积并向地面下沉,引起地面气压升高,形成副热带高气压带。于是地面空气向南北两方向流动,向南流向赤道低压区,地面南下的气流在科氏力的作用下,向西偏斜,在赤道到纬度30度区间形成一个东北信风带。这一大气环流称为哈德里环流圈,见图2。
在副热带高气压带沿地面向北的气流在科氏力的作用下向东偏斜,形成以西风为主的地区(盛行西风带)。而北极地面气温很低,空气下沉形成极地高气压带,极地地面的冷空气南下,在科氏力的作用下向西偏斜,形成极地东风带。
从副热带高气压带沿地面向北的气流在北纬60度遇到南下的极地冷风,爬上冷气流,地面形成副极地低压带,上升的气流向南流回北纬30度,向北流回极地。北纬30度至北纬60度的环流称为费雷尔环流圈,北纬0度至极地的环流称为极地环流圈,见图2。
在南半球也是一样,向南分布有东南信风带、副热带高气压带、盛行西风带、极地东风带、极地高气压带,见图2。 |