全球的氣候分布有一定的規律性,有些地方夏乾冬雨,有些地方夏雨冬乾,有些地方全年有雨, 有些地方全年少雨,某些緯度帶固定會吹西風,某些緯度帶則固定吹東風…。如果我們把地圖展開, 將會發現這些氣候型態的空間分布,有一定的規則可尋。
科學家們想要找出大地運行的規律,來了解地球上高、低壓分布的情形,以及了解特定緯度帶, 為什麼會有固定盛行風向,那就必須把複雜的地球簡化一番才辦的到,因為這樣,才能去了解誰才是 決定這些現象的主要因子。
於是我們將整個地球簡化成均質的球體,沒有海洋、陸地性質的差別,也沒有高低起伏。在這樣的假設下,太陽輻射(日照)也就成為影響地球能量傳輸的主要因子。
再來,暫且不考慮地軸傾斜的影響,赤道地區,將成為因為太 陽終年直射而高溫潮濕的地方;兩極地區,所接受的太陽輻射量最少,則成為極度寒冷的地方。如果地球不會自轉,赤道地區熱空氣 往上升,兩極地區冷空氣往下沉,將在南北兩極各形成一個對流系統(環流胞),這個系統,又稱為「單胞環流」系統。
然而,我們現在已經知道地球會由西向東自轉,那大氣的流動 又會有怎樣的變化呢?如果你做個實驗,拿著一顆籃球,模擬地球 由西向東轉動,再叫你的同學拿著一隻粉筆由上往下畫直線,你將會發現,因為籃球在轉,所以你根本不可能畫出筆直的直線。
1835 年,法國氣象科學家科里奧利(Coriolis),首次描述了這種在旋轉體系中,物體進行直線運動 時,由於慣性相對於旋轉體系產生直線運動的偏移的現象。因此我們把這股偏移的力,稱為「科氏力」。
因為地球會自轉,地表因高低氣壓差而產生空氣的水平運動時(風),也會產生這股作用力(科氏力,或稱為地球自轉偏向力)。 因為有科氏力的作用,科學家們發現,大氣環流系統不會形成單胞環流系統,因為從赤道地區輻合的氣流,在高空輻散往南北極傳輸的過程中,還未到南北兩極就已經偏向了,無法形成先前提及的單胞環流。因此,大氣環流系統應該以三個對流胞來解釋比較適切,這就是所謂的「三胞環流」。
參考教學簡報: https://igt.kfsh.hc.edu.tw/assets/documents/7816/original/509e6be9c12753d9f36a066421ed20a0.pdf
三胞環流系統中,在靠近地表的地方,風的流向也會受到科氏力的作用,會在特定緯度帶形成固 定的盛行風向。另外,地表空氣氣流的上升或下沉,也會在地面形成低壓帶或高壓帶,於是,就構成 了課本上那個讓你很難理解的—「行星風系」。 哈哈,講了那麼久,回到真實的世界裡,有沒有發現這都是騙人的,地球表面上,有海洋、有陸 地、有高山、有深谷,地軸也有傾斜,所以…,這個行星風系會產生什麼樣子的改變呢?
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