影响风的因素有哪些 影响风的作用力是什么

导语：影响风的因素有哪些？风是大气中气体运动形成的现象，其产生和发展离不开地球的自转，地球自转导致了赤道区域的气流速度较快，而极地区域的气流速度较慢，形成了气压差异，从而驱动了风的产生，下面就去看看影响风的作用力是什么吧！

影响风的因素有哪些

地球

假如地球不旋转且没有摩擦，空气会从高压区域直接流向低压区域。然而，由于存在旋转和摩擦这两个因素，风就受到合力的作用，这些力包括：气压梯度力、科里奥利力、摩擦力。

气压梯度力

假如一个物体在某一方向上受力不平衡，物体就会加速(改变原来的速度)。产生风的力就来自水平气压差。当空气某一侧受到的压力比另一侧大时，压力的不平衡产生一个从高压区指向低压区的力。因此，气压差形成风，气压差越大，风速越大。地面气压的变化是由全球大量的观测站的气压值来确定的，这些观测的气压在地面天气图上用等压线来表示。等压线的间隔表示给定距离间隔内气压的变化，称为气压梯度力。

气压梯度力类似于使球滚下山的重力，陡峭的气压梯度就像一个陡峭的山坡，使空气获得更大的加速度，而弱的压力梯度(缓坡)获得的加速度较小。因此，风速和气压梯度的关系很简单：密集的等压线表示强气压梯度和强风，稀疏的等压线表示弱气压梯度和弱风。需要注意的是，气压梯度力总是与等压线垂直。

为了在地面天气图上绘制表示气压分布的等压线，气象学家必须对不同海拔高度的观测站进行气压修正。否则，类似于美国科罗拉多州丹佛市这样的高海拔地区，总是会被标记为低压区。具体的方法是将所有的气压实际观测值换算为海平面上的气压值:先确定某站点到海平面有一虚拟的空气柱所产生的气压值，再将其叠加到该站的气压实测值上。由于温度对空气密度的影响很大，因此在计算这一虚拟气压值时，也要考虑温度的影响。所以，换算后的气压值就是该站位于海平面高度上的气压值。

1.温度差如何形成风

为了说明温度差如何产生水平气压梯度进而形成风，我们来看看海风这个普通的现象。假设这一天的温度和气压在水平方向上不变，在没有水平气压差(水平气压梯度为零)的情况下，地面或高空都不会形成风。日出后，地表的温度开始上升，海洋中的温度几乎不变。陆地上的空气受热后膨胀，密度减小。虽然低层的气压基本相同，但高层并不是这样。

因此，陆地上层的气压更高，高层的空气开始从陆地向海洋方向运动。空气输送至海洋区域后下沉，并在海洋低层形成高压区;而因陆地表面气压较低，低层的空气就从海洋向陆地方向运动(海风)。高层大气从陆地向海洋运动，低层大气从海洋向陆地运动，再加上陆地上和海洋上的垂直上升和下降运动构成了一个简单的热力循环，通过这个循环完成了大气质量的再分配。

前面已经讨论过气压和温度之间存在重要关系：温度变化产生气压差，进而生成风。上述海风的例子仅仅是几千米高度内由不均匀加热导致的局地温度日变化。在全球尺度上，极地和赤道地区获得的太阳辐射差异产生的气压差更大，范围更广，从而形成行星大气环流。因此，全球气压差或者说风的产生，是地球上陆地和海洋表面加热不均匀的结果。

2.地面天气图上的等压线

图中风向用风矢表示，风速大小用风羽表示用来描述气压分布的等压线在天气图上很少是平直的或均匀分布的，因此，气压梯度力产生的风在运动时会改变速度和方向。图中用红色字母L表示的环形闭合区域为低压系统。

中纬度地区的低压系统称为气旋，也称为中纬度气旋，以便与热带气旋(热带气旋也称为飓风或台风，不同地区的名称不同)区分开。中纬度气旋往往会带来风暴天气。图中在加拿大西部可以看到用蓝色字母H表示的高压系统。类似这样的高压称为反气旋，与气旋相反的是，反气旋通常伴随着晴朗的天气。总之，水平气压梯度是风的驱动力，气压梯度力的大小由等压线的间隔表示，力的方向总是由高压指向低压，并且与等压线垂直。

科里奥利力(地球自转偏向力、科氏力)

如前面的分析，空气从高压区流出，流入低压区，但风并不是沿气压梯度力的方向垂直穿过等压线。这种偏差是由地球自转造成的。因为法国科学家贾斯帕·古斯塔夫·科里奥利首先对这一偏差进行了定量描述，因此将引起这种偏差的假想的力命名为科里奥利力。应注意的是，科里奥利力并不能产生风，只能改变气流的方向。科里奥利力使包括空气在内的所有自由运动物体在北半球向其运动路径的右侧偏转，而在南半球则向左偏转。

产生偏转的原因可以通过从北极发射的火箭向赤道的飞行路径来验证。假设地球在火箭飞行1小时的时间内向东旋转了15°,如果站在火箭预定目标位置看火箭的路径，就好像火箭向原定目标偏西15°的方向偏转;而从太空看向地球时，火箭的真实路径却是直线，地球旋转使火箭发生明显的偏移。需要注意的是，由于北半球的逆时针旋转使火箭的运行轨迹向右偏转，火箭没有击中目标;南半球的顺时针旋转会产生类似效果，但运动轨迹向左偏转。在火箭从北向南运动的例子中很容易看到科里奥利力的影响。

地球

但是，当运动方向从西向东时，科里奥利力的作用则不容易看出来。风从4个不同的纬度(0°、20°、40°、60°)向东吹，几个小时后，沿20°、40°、60°的风向发生了偏移。然而，从空中看下去，这些风都保持了原有的方向，正是由于地球的自转造成北美地区朝向的“改变”才出现了这种偏差。还可以看到，纬度60°风向偏转的程度大于40°,40°的又大于20°的，而沿赤道地区的气流没有发生偏转。因此可得出结论：科里奥利力的大小与纬度有关，极地最大，并从极地向赤道方向逐渐减弱，最后在赤道上为零。同时，我们可以看到，科里奥利效应随风速增大而增大，因为风速越大气流在相同时间内移动的路程越远。

所有“自由移动”的物体都受科里奥利力的影响，在第二次世界大战之初美国海军就戏剧般地发现了这一现象。在远程射击训练时，炮弹连续错过射击目标数百码之远，直到对看似静止的目标进行弹道修正后才能击中它。在短距离中，科里奥利力的影响很小，但在中纬度地区，这个力足以影响一场棒球比赛的结果。

如果一个棒球在4秒内水平飞行100米，那么在科里奥利力作用下会向右偏转1.5厘米，这个距离足以让一个可能的本垒打变成界外球。综上所述，科里奥利力作用于一个运动物体时，在北半球会使其运动路径向右偏转，在南半球向左偏转。科里奥利力具有以下特点：(1)总是垂直于气流的运动方向;(2)只能影响风向，不能影响风速;(3)受风速影响(风速越大，科里奥利效应越大);(4)极地最强，从两极向赤道逐渐减弱，赤道上科里奥利力为零。

摩擦力

前面提到气压梯度力是风的主要驱动力。作为一个非平衡的力，它会使空气从高压区向低压区加速流动。那么可以据此推测，只要这种不平衡力一直存在，风速就会不断增大(加速)。但实际情况并非如此，风速并不会越来越快，相反，摩擦力却发挥了作用使物体运动的速度变慢。虽然摩擦作用对近地面附近的气流有显著影响，但它对几千米以上高空气流的影响可以忽略不计。因此，我们将首先分析高空气流(这里的摩擦影响小),然后再分析地面的风(摩擦对气流有显著影响)。

影响风的作用力是什么

水平气压梯度力。这是大气运动的原动力，它垂直于等压线，由高压指向低压，其大小由气压梯度决定，等压线越密集，气压梯度力越大，风力也越强，此力决定风向和风速。

地转偏向力。这是一种由于地球自转产生的力，它垂直于风向，在北半球偏向向右，在南半球偏向向左，这种力只影响风向，不影响风速。

摩擦力。这是风在运动过程中受到的阻碍力，摩擦力的方向与风向相反，它主要影响风速，对风向也有一定影响，摩擦力的大小与下垫面的状况有关，下垫面越粗糙，摩擦力越大，风速越小。

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