Düzensiz ısıtma enerjiye neden olur
Güneşin enerjisi dünyayı ısıtır. Güneş enerjisi yer, okyanuslar ve hatta atmosfer tarafından emilir. Ancak güneş dünyayı eşit şekilde ısıtmaz. Okyanuslar karaya farklı şekillerde ısınıyor, buzlar ise yağmur ormanlarına göre farklı şekilde ısınmaktadır. Dünyanın dönüşü gece ve gündüz döngüsüne neden olur ve bu nedenle herhangi bir anda dünyanın sadece yarısı güneş enerjisine maruz kalır. Ayrıca güneş ışığı Dünya’yı eşit şekilde ısıtmaz. Ekvatorda, güneş doğrudan tepeden geçer ve az miktarda atmosferden geçer ve küçük bir alanda yoğunlaşır. Kutuplarda güneş dünyaya belirli bir açıyla vurarak enerjiyi daha geniş bir alana yayar. Ek olarak, güneş ışığı atmosferde daha da ileriye gitmelidir. Kutuplarda güneş enerjisinin daha az olduğu açıktır. Ayrıca dünyanın güneş etrafında dönmesinin neden olduğu mevsimler,
Bir nesne eşit olmayan bir şekilde ısıtıldığında, ısıyı nesnenin tüm parçaları aynı sıcaklıkta olacak şekilde dağıtmaya çalışacaktır. Örneğin, bir ucu ısıtılan metal bir çubuk, ısı enerjisi nesneye yayılırken çubuk boyunca ısınır. Bu sürece iletim denir. Su veya atmosferdeki gazlar gibi sıvılarda, ısı dengesizliğini gidermenin birincil yolu konveksiyon akımıdır. İletim meydana gelir, ancak hava çok zayıf bir iletkendir ve bu nedenle Dünya yüzeyine çok yakın yalnızca önemli bir iletim vardır.
Bir gaz veya sıvı ısıtıldığında, gazın içindeki moleküller kinetik enerji kazanır ve daha hızlı hareket eder. Bu enerji, gazın genişlemesine ve dolayısıyla havanın daha az yoğun olmasına neden olur. Gaz eşit olmayan bir şekilde ısıtılırsa, gazın bazı bölgeleri diğerlerinden daha sıcak olacaktır, bu da gazın bazı bölgelerinin diğerlerinden daha az yoğun olacağı anlamına gelir. Gazın daha az yoğun olan alanları daha hafiftir ve bu nedenle yükselirler. Daha sıcak alan yükseldiğinde ve daha düşük basınçlı alan, sıcak havanın çıktığı yerde kaldığında, daha soğuk havanın yerine geçmesi sağlanır. Daha sonra bu daha soğuk alan, örneğin o bölgedeki güneş enerjisiyle ısınırsa, süreç devam edecek ve bir konveksiyon akımı başlayacaktır.
Sıvıların eşit olmayan bir şekilde ısıtıldığı her yerde çevremizde konveksiyon akımları görüyoruz. Bu atmosferde bunları birçok biçimde görüyoruz. Havanın daha soğuk bölgelerden, daha sıcak hava yükseldiğinde oluşan daha düşük basınç alanına hareketi rüzgar olarak hissedilir.
Yerel rüzgarlar – Sea Breezes
Gördüğümüz gibi, atmosfer dengesiz bir şekilde ısıtıldığında, konveksiyon akımları gelişir. Sahili ziyaret ettiğimizde bunu genellikle deniz meltemi ile yaşıyoruz. Güneş enerjisi, denize bitişik her iki karada da parladığında, deniz karadan çok daha yavaş ısınır. Bunun nedeni, suyun karadan daha yüksek bir ısı kapasitesine sahip olmasıdır – onu ısıtmak için daha fazla enerji gerekir. Güneşli sıcak bir günde öğleden sonra kara denizden daha sıcak olacak ve böylece bir konveksiyon akımı oluşacaktır. Kara üzerindeki hava yükselecek ve lokalize bir düşük basınca neden olacak ve böylece daha soğuk hava denizden karaya hareket edecektir. Bu, sahili ziyaret ettiğimizde hissettiğimiz kara deniz esintisine neden olur.
Geceleri durum tersine döner. Denizin daha yüksek ısı kapasitesi, karadan çok daha yavaş soğuduğu anlamına gelir. Bu durumda ters bir konveksiyon akımı meydana gelebilir – deniz üzerindeki hava karadan daha sıcaktır ve yükselir, karadan gelen daha soğuk hava, daha düşük basıncı doldurmak için rüzgar gibi hareket eder. Bu nedenle bir açık deniz esintisi yaratılır.
Benzer şekilde, dağlarda ve vadilerde yerel rüzgarlar oluşabilir. Dağ zirveleri gün içinde daha güçlü bir şekilde ısıtılabilir ve bu da havanın yükselmesine ve dağın tepesine yakın bir alçak basınç alanının gelişmesine neden olur. Vadideki daha yüksek basınçlı rüzgar, daha sonra daha düşük basınç alanına hareket edecek ve rüzgarların vadi tabanından dağın tepesine doğru yükselmesine neden olacaktır.
Küresel rüzgarlar
Atmosferde bölgesel düzensiz ısınma olduğu gibi, küresel ölçekte de aynı etkiyi görüyoruz. Ekvator bölgesi, kutuplardan önemli ölçüde daha fazla güneş enerjisi alır. Bu nedenle ısı, ekvatorun yükselmesine ve ekvatorda düşük bir basınç alanı oluşturmasına neden olur. Bu nedenle, daha soğuk, daha yüksek basınçlı kutup bölgelerinden daha sıcak, daha düşük basınçlı ekvator bölgelerine kadar çok tutarlı, sabit rüzgarlar görmeyi bekleyebiliriz. Bu, kutuptan ekvatora hareket eden sabit bir rüzgar yaratacaktır.
Kutuptan ekvatora böyle bir rüzgar görmediğimiz için bundan daha fazlasının meydana geldiği açıktır. Orta enlemlerde büyük dönen rüzgarlar oluşturan daha büyük rüzgar desenleri görüyoruz.
Bu dairesel rüzgarlar, dünyanın dönüşünün bir sonucudur. Dünya sürekli olarak doğu yönünde dönüyor. Ancak yeryüzünü çevreleyen gaz, yeryüzüne bağlı olmadığı için Dünya ile birlikte hareket etmez. Bu nedenle dünya atmosferin altında hareket eder. Dönen yeryüzünde duran bir kişinin bakış açısından, rüzgar sağa doğru ilerliyor gibi görünüyor.
Bu Coriolis Etkisidir. Bu etki o kadar büyüktür ki, havanın soğuktan hareketiyle oluşan rüzgar, kutuplardaki yüksek basınç hiçbir zaman ekvatora ulaşmaz. Birden fazla rüzgar akışı bölgesi oluşturulmuştur.
Dünyayı, enlemlere bağlı olarak farklı rüzgar akışı türlerine ayırabiliriz. Ekvatordan kutuplara doğru çalışırsak, birden çok rüzgar türü görürüz:
Ekvatorda, güçlü ısıtma, havanın en sıcak olduğu ve hava basıncının en düşük olduğu anlamına gelir. Rüzgarlar düşük basınca doğru akarken, ekvatorda rüzgarın daha da düşük bir basınca doğru eseceği hiçbir yer yoktur ve bu nedenle az rüzgar gelişir. Ekvatordan yaklaşık 5 derece kadar uzanan çok hafif rüzgarlar bölgesi Doldrums olarak bilinir – rüzgar yelkenlerini doldurmadığında denizcilere birçok gönül yarasına neden olur.
Ticaret Rüzgarları
Ekvatorun kuzeyinde hava tipik olarak yaklaşık 30 derece enlemde soğur ve alçalır. Bu, subtropikal yükseklik olarak bilinen yüksek bir basınç yaratır. Bu daha soğuk, daha yoğun hava bu nedenle ekvatoral düşük basınca doğru taşar. Ancak Coriolis etkisi rüzgarı sağa doğru yönlendirir ve güçlü bir doğu rüzgar paterni oluşur. Bunlar ticaret rüzgarlarıdır – denizcilerin güçlü, doğu rüzgarlarından yararlanabilecekleri tutarlı rüzgarlar.
Batı rüzgarları
Ekvatoral ve subtropikal bölgelerden yükselen ılık hava, yaklaşık 66 derece enlemde (hem kuzey hem de güney yarımkürede) kutuplardan inen kutup havasıyla karşılaşır. Alt Kutup Düşük olarak bilinen bu yükselen, düşük basınçlı hava, baskın hava akışının batıdan doğuya doğru olmasını sağlar. Ayrıca büyük alçak ve yüksek basınçlı sirkülasyon özelliklerine neden olur. Bu, Asya, Avrupa ve Kuzey Amerika ülkelerinin çoğunun bulunduğu yerdir ve bu nedenle, birçok insanın her gün deneyimlediği bu sistemlerin neden olduğu hava durumudur.
Kutup Rüzgarları
Kutuplarda hava en soğuk, en yoğun ve bu nedenle en yüksek basınca sahiptir. Rüzgarlar bu kutuplardan güneye ve kuzeye, daha sıcak havaya doğru hareket eder. Coriolis etkisi, rüzgarın sağa (batıya doğru) dönmesine neden olur ve Kutup Paskalyaları olarak bilinen bu bölgelerde Doğulu bir rüzgar akışı kurulur.
