Якби характер повітряних течій визначався тільки термічної неоднорідністю поверхні землі і повітряних мас, то режим вітру в будь-якій частині земної кулі був би простим, т. Е. Вітер визначався б лише горизонтальним градієнтом тиску і рух повітря відбувалося б уздовж цього градієнта від високого тиску до низькому. При цьому швидкість вітру була б обернено пропорційна відстані між лініями однакового тиску, т. Е. Изобарами. Чим менше відстань між изобарами, тим більше градієнт тиску, а відповідно і швидкість вітру (рис. 26). 
Напрямок та швидкість вітру під дією сили градієнта тиску
Однак в дійсності до термічної першопричину виникнення повітряних течій приєднується дію цілого ряду інших факторів, які значно ускладнюють атмосферну циркуляцію. Тому як мусонних, так і междушіротная циркуляція, за допомогою якої здійснюється безперервний обмін тепла відповідно між материками і океанами і між низькими і високими широтами насправді здійснюється незрівнянно складніше.
До силам, що викликають зміну напрямку і швидкості повітряних течій, відноситься в першу чергу сила обертання Землі, або, як зазвичай називають, сила Коріоліса. Виникнення цієї сили пов'язане з обертанням Землі навколо своєї осі.
З механіки відомо, що, відповідно до закону інерції, всяке тіло, що знаходиться в русі, при взаємній врівноважені всіх яких зазнає зовнішніх впливів зберігає свій стан руху. Тіло, що рухається на обертається Землі, під впливом сили Коріоліса відхиляється в сторону, перпендикулярно напрямку його відносного руху. Припустимо, що на будь-якої широті тіло почало рухатися уздовж меридіана на північ. Зберігаючи свій напрямок, тіло одночасно бере участь в добовому обертанні Землі. Тому через деякий проміжок часу відповідно до обертанням тіло відхилиться від напрямку меридіана, оскільки меридіан змінить свій напрямок в світовому просторі і повернеться вліво від початкового положення. Так як ми звикли визначати напрямок руху щодо земної поверхні, то нам здається, що не меридіан відхилився вліво, а рух тіло відхилилося вправо від меридіана, т. Е. Від первісного напрямку руху. Таке відхилення відбувається при русі тіла не тільки уздовж меридіана, а й при будь-якому початковому напрямку.
Сила Коріоліса впливає на всі рухомі тіла на Землі. Зокрема, її дією пояснюється розмив берегів річок. При напрямку течії в річці з півночі на південь розмиву піддається правий берег. Тому правий берег, як правило, є високим на противагу пологому лівому березі. При напрямку течії з півдня на північ розмивається лівий берег річки.
Сила Коріоліса впливає і на напрям морських течій, відхиляючи їх вправо в північній півкулі і вліво в південному.
Під дією сили Коріоліса вітер дме не вздовж градієнта тиску, а відхиляючись від нього. Під її впливом потоки повітря, початківці рух уздовж градієнта тиску з поступово зростаючою швидкістю, в північній півкулі відхиляються від напрямку градієнта вправо, в південній півкулі - вліво.
Подання про дію сили тиску і сили обертання Землі на зміну напрямку дійсного вітру при відсутності впливу інших сил можна отримати з наведеної схеми (рис. 27 а). Припустимо, що під дією сили баричного градієнта повітряна частка (позначена гуртком) почне зміщуватися в напрямку градієнта. В першу мить, як тільки з'явиться швидкість V1 виникне прискорення сили обертання Землі А1 спрямоване перпендикулярно і вправо по відношенню до швидкості V1. Під впливом цього прискорення в наступну мить швидкість руху частинки повітря стане рівною V2. Але разом з цим сила Коріоліса зміниться на А2. Під впливом прискорення швидкість частинки повітря ще зміниться, ставши рівною V3. Чи не сповільнить змінитися і сила Коріоліса і т. Д. В результаті сила тиску і сила обертання Землі врівноважуються і рух повітряного частки відбувається уздовж ізобар. Такий вітер називається градієнтним. При русі вздовж ізобар низький тиск залишається зліва від напрямку руху, а високе - справа. На рис. 27 б показаний випадок рівноваги між силою тиску і відхиляє силою обертання Землі. Спостереження показують, що на висоті близько 1 км і вище рух повітря відбувається приблизно уздовж ізобар, з невеликими відхиленнями, викликаними іншими причинами. Зі збільшенням широти сила обертання Землі зростає, досягаючи максимальної величини у Північного і Південного полюсів. В екваторіальній зоні вона наближається до нуля.
Схема виникнення градиентного вітру
Крім сили обертання Землі, в приземному шарі повітря діє сила тертя, спрямована завжди в сторону, протилежну руху, і пропорційна швидкості. Вона, зменшуючи швидкість повітряних потоків, відхиляє їх вліво від ізобар і змушує текти не вздовж ізобар, а під деяким кутом до них від високого тиску до низького.
Внаслідок зіткнення рухомого повітря з поверхнею землі швидкість руху зменшується. Змінюється і напрямок. За допомогою турбулентного перемішування повітря вплив тертя передається в вище лежачі шари, приблизно до 1 км над поверхнею землі.
Вплив тертя на напрям і швидкість руху повітря можна зобразити за допомогою схеми рис. 28 а. На схемі представлено поле тиску і рух повітря під впливом сили градієнта тиску, сили обертання Землі і тертя. Як ми бачили, під дією сили Коріоліса рух повітря відбувається не вздовж градієнта тиску Г, а під прямим кутом до нього, т. Е. Вздовж ізобар. Напрямок дійсного вітру зображено стрілкою В. Стрілка, що зображає силу тертя Т, спрямована не прямо протилежно напрямку вітру, а трохи убік. Сила Коріоліса, спрямована під прямим кутом до дійсного вітрі, зображена стрілкою К. Як видно, кут між дійсним вітром В і силою тертя Т становить більше 90 °, а кут між дійсним вітром В і силою градієнта тиску Г менше 90 °. Так як сила градієнта перпендикулярна ізобарах, то дійсний вітер виявляється відхиленим вліво від ізобар.
Відхилення напрямку вітру від ізобар під дією сили Коріоліса, сили градієнта тиску і сили тертя
Величина кута, що складається ізобарою і напрямком дійсного вітру, залежить від ступеня шорсткості земної поверхні.
На схемі рис. 28 б показано напрямок вітру по відношенню до прямолінійним ізобарах під впливом сили обертання Землі і сили тертя. Вітер спрямований від високого тиску до низького. Крім того, величиною стрілок показана швидкість вітру, що залежить від градієнта тиску. Чим менше відстань між изобарами, тим сильніше вітер. Відхилення відбувається вліво від ізобар зазвичай під кутом 20- 30 °. Над сушею тертя більше, ніж над морем. У поверхні землі вплив тертя найбільше. З висотою воно зменшується, і на висоті близько 1 км дію сили тертя майже припиняється.
Якщо ізобари криволінійні, т. Е. Мають, наприклад, форму еліпса або кола, то на рух повітря впливає відцентрова сила, яка направляє потоки повітря по ізобарах (в разі відсутності тертя). Під дією сили тертя вітер дме під кутом до ізобарах в сторону низького тиску. У поверхні землі навіть на невеликих ділянках переважає криволинейная форма ізобар. Тиск повітря визначається його масою в стовпі атмосфери перетином, рівним одиниці площі. При нерівномірному русі повітря внаслідок зміни його термічних властивостей і діючих сил відбувається зменшення або збільшення маси повітря в стовпі, а відповідно зниження або підвищення атмосферного тиску. В результаті цього часто виникають і розвиваються атмосферні вихори - циклони і антициклони. В системі циклонів тиск повітря зростає від центру до периферії, а вітри спрямовані від периферії до центру проти годинникової стрілки. В антициклонах, навпаки, тиск повітря зростає від периферії до центру, а вітри спрямовані від центру до периферії за годинниковою стрілкою. У південній півкулі, навпаки, в циклоні вітри дмуть за годинниковою стрілкою, а в антициклоні - проти годинникової стрілки.
Крім циклонів і антициклонів, існують гребені, улоговини і сідловини. Гребінь - це витягнута від центральної частини антициклону область високого тиску з антициклонічною системою циркуляції, але незамкненими изобарами.
Улоговина - це витягнута від центральної частини циклону область низького тиску з циклонічної системою циркуляції, але незамкненими изобарами.
Сідловина - це форма баричного рельєфу між двома циклонами і двома антициклонами, розташованими хрест на хрест.
На рис. 29 зображено поле тиску у поверхні землі з системою вітрів. Крім двох циклонів і двох антициклонів, тут представлені улоговини, гребені і сідловина. Напрямок вітру показано стрілками, швидкість - оперенням. Чим більше відстань між изобарами, тим менше швидкість вітру і менше оперення. Таке зображення изобар і вітру прийнято на картах погоди (див. Нижче).
Незважаючи на розвиток як циклонів, так і антициклонів, в середніх широтах північної та південної півкуль у поверхні землі все ж переважає щодо низький тиск. У субтропіках розташовуються антициклони. На крайній півночі і півдні, т. Е. В Арктиці й Антарктиці, переважає високий тиск повітря, а над екватором - низька.
Баричне системи у поверхні землі
Циркуляція атмосфери на земній кулі дуже різноманітна і складна. Режим повітряних течій різний взимку і влітку, у поверхні землі і на висотах, над материками і над океанами, не кажучи вже про велику його мінливості в середніх і високих широтах день від дня. Зазвичай середні місячні карти тиску і повітряних потоків відображають лише переважний перенесення повітряних мас протягом місяця і приховують багато цікавих особливості атмосферних процесів, які виявляються на щоденних картах погоди.
