风是怎样行成的?

热心网友：我们知道，任何物体要运动，一定要有力的作用，正如一辆马车要有马来拉才会运动一样。是什么在推动空气的水平运动，形成风呢？ 　 　 气压梯度 高压脊 低压槽 地球上同一高度上的不同地点，气压一般是不相等的。有的地方气压高，有的地方气压低。通过一张海平面气压分布图，我们能很清楚地看到这一点。 [图 wt2.2a] 　 在这张图上，有一条条曲曲弯弯的等压线。顾名思义，凡是同一条等压线经过之处，那里的海平面气压都是相等的。在等压线闭合起来的地区，如果气压高于周围，就称为高气压(图中G处)，若气压低于周围，则称为低气压(图中D处)。而从高气压伸展出来的部分称为高压脊(图中B处)，从低气压伸展出来的部分称为低压槽(图中C处)。这种气压分布图和表示地势起伏的地形分布图十分相象：高气压和低气压好比山峰和谷底，高压脊和低压槽犹如山脊和山坳，而等压线就像表示海拔高度的地形等高线。 从图中我们还可以看到，等压线的分布有疏有密，这种等压线的疏密程度表示了单位距离内气压差的大小，称为气压梯度。等压线愈密集，表示气压梯度愈大。等压线愈稀疏，表示气压梯度愈小。气象上，把因气压梯度的存在而作用在单位质量(1千克)空气块上的力，称为水平气压梯度力。 就好比水总是从高处流向低处，是因为高处的水和低处的水存在着水位差，各地的气压如果发生了高低的差异，也就是说两地之间存在气压梯度的话，气压梯度力就会把两地间的空气从气压高的一边推向气压低的一边，于是空气流动起来，风就产生了。 气压梯度力是推动空气运动的主要力量，风刮得猛烈还是微弱也是由气压梯度力的大小来决定的。 　 　 地转偏向力和风的偏向 　 风在气压梯度力的作用下吹起来了。可是出人意料，风一旦起步行走，却并不朝着气压梯度力所指的方向从高压一边直接迈向低压一边，而是不断地偏转它的方向：在北半球向右偏转，在南半球则向左偏转。 [图 wt2.2b] 　 是什么力量在将空气直接从高气压向低气压流动中向一侧拉动呢？ 　 地转偏向力：这个名称的本身就已告诉我们：促使风向发生偏转的力量原来是因为地球自转而引起的。 在日夜不停地旋转着的地球上，受到地转偏向力作用的不仅是风，一切相对于地面运动着的物体都会受到它的作用，不过因为地转偏向力和物体受到的其他力比较起来极为渺小，不为人们觉察罢了。尽管如此，在经历了漫长的岁月以后，地转偏向力还是在地球上某些地方留下了它的痕迹。比如，沿着水流的方向，在北半球，河流的右岸往往比左岸陡峭；在南半球，河流的左岸比右岸陡峭；这是地转偏向力存在的一个见证。这种水流对左右岸冲刷作用的差异是微不足道的，但河里的水日夜奔流，一千年，一万年，一亿年，终于显现出来了。 　 地球自转为什么会产生偏向力呢？让我们来做一个示意性实验。 准备一个圆盘，把圆盘的中心固定起来，使它能转动，再准备一支笔，一把直尺。 将圆盘固定，不转动。把直尺放在圆盘的任意位置。然后用铅笔紧靠直尺的边沿在圆盘上划直线。这时候笔尖在圆盘上留下的痕迹AB当然是一条直线。 [图 wt2.2c，可加少许颜色] 　 这说明在不转动的圆盘上，运动着的笔尖完全遵循你手用力的方向前进，没有偏向力来干扰。 现在以逆时针的方向把圆盘转动起来，而使直尺仍保持原来的位置固定不动，让铅笔尖紧挨着直尺边沿前进，前进的方向，上下左右各个方向都可试一试，这回情况就与静止的圆盘不同了： 当笔尖从直尺边沿的起跑点A跑至B处时，圆盘己转动了一个角度，圆盘上笔尖留下的起跑点A转到了A'的位置，结果笔尖在圆盘上留下的痕迹A'B便不是直线，而是一条不断向右偏转着的曲线。 [图 wt2.2d，可加少许颜色] 　 如果以顺时针方向来转动圆盘，那么笔尖在圆盘上留下的足迹是一条不断向左偏转的曲线。 [图wt2.2e，可加少许颜色] 　 对直尺来说，笔尖的运动始终呈直线状态，因为它始终没有离开直尺的边沿。但是对转动着的圆盘来说，笔尖的运动明明是曲线运动。这就是偏向力在起作用！ 地球一刻不停地自转着，人们脚下踩着的大地就好象是一只转动着的大圆盘。你从北极上空往下望，这只大圆盘以逆时针方向在运转；你再从南极上空往下望，大圆盘运转的方向则是顺时针的。走在这只大圆盘上的空气棗风，之所以发生偏向，就是由于风与转动着的地面发生了相对运动，地转偏向力将风拉向一侧。而如果是在赤道上，由于地转偏向力为零，风向不会偏转。 地转偏向力与风向是垂直的，在北半球指向风向的右侧，而在南半球指向风向的左侧。由于它只说明了空气和转动着的地面之间存在相对运动，而并不是作用于空气的实有的力，因此只能使风向偏转，而不能使风起动，也不能使已经起动的风改变速率。风的起动和快慢，都取决于气压梯度力。如果气压梯度力等于零，风无从产生，也就谈不上与地面之间的相对运动，地转偏向力也不复存在。而有了气压梯度力，也必然会相应地产生风，从而也产生地转偏向力，而且风愈大，产生的地转偏向力也愈大。 风在气压梯度力作用下被推向低气压一侧，但当风一旦起步向前，地转偏向力立刻产生，并把风向拉向右边（指北半球）。风在气压梯度力的持续推动下加快速度，越吹越大，地转偏向力也跟着加大，使劲地拉着风向右偏转。由于地转偏向力的方向与风向时刻保持垂直，于是在拉转风向的同时，地转偏向力本身也不断向右偏转，也就是越来越转到气压梯度力的反方向去。当风向被拉到转到和气压梯度力的方向成90度的角度时，虽然气压梯度力依旧存在，且和先前一样大小，但在风的方向上有效分力已等于零，因而风不再受力的作用加速，而靠着惯性等速前进。这时候地转偏向力也正好转到了气压梯度力的背后，于是风向也不再偏转。在平衡状态下，风向与等压线保持平行。 　 　 摩擦力对风的影响 在气压梯度力的作用下，风吹起来了。它一旦起动起来就开始受到地转偏向力的作用，近似地顺着等压线曲曲弯弯地流动。对于离地1.5公里以下的近地面层大气，风不仅受到气压梯度力和地转偏向力的制约，而且还受到地面摩擦力的干扰。地面摩擦力的影响可达到期1.5公里的高度，因此1.5公里以下的气层就被称为摩擦层，1.5公里以上的大气被称为自由大气。 在摩擦层里，风走在粗糙不平的地表面，受到摩擦力的作用，气压梯度力给它“规定”好的风速不得不减小下来。由于地表粗糙程度不一，摩擦力的大小不同，风速减小的程度也就不同。一般说来，陆面摩擦力比海面大；而在陆面上摩擦力，山地又比平原大，森林又比草原大。 摩擦力不仅会削弱风速，同时也能干扰风向。更重要的是，它能导致气流的辐合、辐散，产生垂直运动。从而对兴云致雨、风暴的形成产生重大影响。 辐合气流和辐散气流又统称为散合气流。散合气流都由一条条平直的流线组合起来，风沿着这种流线行进时，彼此之间的距离时刻在发生变化。在辐合气流内，各条流线或者互相靠拢，或者朝着一个称为辐合点的地方从四面八方汇集拢来，或者朝着一条称为辐合线的界线相对而行等等；在辐散气流里，情况正好相反，流线或者互相分开，或者从一个称为辐散点的地方向四面八方分散开去，或者一对对流线背朝背地向相反方向射出去，等等。 [图 wt2.2f，可加少许颜色] 　 　 知风向，估风速 我们了解了风与气压的关系，结合蒲福风力等级表，就可以对风的走向和风力的大小做出自己的估测了。 气压与风的关系可以概括为：风速与气压成正比；风向与等压线平行；在北半球，背风而立，高气压在右，低气压在左；南半球则相反。 举例来说，在气压分布图中，北京附近等压线呈西南到东北走向，高气压在东南侧，低气压在西北侧，按前面总结的规律，就可以推测北京吹的是西南风；而上海附近等压线呈东西走向，高气压在北侧，低气压在南侧，按规律应该吹东风。再看上海附近的等压线比北京附近稀疏，因此上升的风应比北京为小。

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