看不見但摸得著的風,來自哪裡?
孩子們總是滿懷好奇,為了幫助爸爸媽媽們回答這些包羅萬象稀奇古怪的疑問,童學館開啟了「好奇的孩子」專題。
夏日來臨,拂過臉龐的微風能給我們帶來一絲清涼。愜意之餘,你有沒有想過——風,是從哪裡來的?
風是如何形成的?
提問者:Jack,8歲,墨爾本
解答者:Andrew Watkins,澳大利亞氣象局
翻譯:職業小仙女
編輯:果醬
在解答關於風的問題前,我們先說說空氣。
空氣無色無形,但幾乎無處不在。空氣是多種氣體的混合物,其主要成分為氮氣,此外還包括我們賴以生存的氧氣,以及少量其他氣體。
風,其實就是流動的空氣。
調皮的空氣,會逃跑
空氣受到壓力就會移動,就會產生風。那麼,什麼叫「受到壓力」呢?
想像一下吹氣球的情景。隨著吹入的氣體越來越多,氣球內部壓強就會越來越大。如果內部壓力太大,氣球就會爆炸,因為已經裝不下更多氣體了。
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吹一個氣球、再扎破,有點解壓。圖片來源:vimeo.com
就像氣球一樣,我們也不喜歡承受壓力。如果有人給你一個超大的熊抱,你會因為被擠壓而感到不舒服。有時候這種擠壓感並不強烈,但是過分的擠壓,就會讓你產生掙脫、快速逃離的念頭——這是遠離壓力的最佳辦法!空氣也是這樣:受到壓力時,它會試圖逃跑。
還是以氣球為例,當氣球內部的空氣受到擠壓時,鬆開捏緊的吹氣口,空氣立馬就會衝出來,通常還會發出一些尷尬的類似於放屁的聲音。那股衝出來的空氣就是風。(這就是為什麼「屁」的另一個名字叫做「衝出來的風」breaking wind。)
大氣中的情況也是如此。當壓力在一個地方積聚時,空氣就會湧向另一個壓力較小的區域。
但是,是什麼造成了大氣中的這種壓力呢?
風的形成,離不開太陽
太陽的照射可以給地表「加熱」。地球表面受到太陽光照的區域氣溫高,太陽照不到區域氣溫低。在南北極地區,由於太陽光斜射地表,沒有多少陽光是直射地面的,因此兩極地區很冷。相比之下,赤道地區一年中受陽光直射時間長,因此那裡很炎熱。
太陽直射點的變化,和地球公轉時與太陽間的相對位置有關。圖片來源:bostonglobe.com
另外,根據常識,我們知道溫暖的空氣會上升——就像水蒸汽會從壺頂或鍋里冒出來一樣。
我們都知道物質守恆定律。空氣也是守恆的,如果空氣在一個溫度較高的地方蒸發,那它一定會在另一處降落,一般是一個相對涼爽的地方。當很多空氣降落到地面時,它們就開始積聚。當空氣聚集得太多時,聚集起來的空氣就會坍塌、散開(就像空氣從氣球里衝出來一樣),沖向沒有積聚大量空氣的地方,通常是一個溫暖地方,然後蒸發上升。
當壓力在一個地方積聚時,空氣就會湧向另一個壓力較小的區域。圖片來源: Mami Kempe / The Conversation
在夏日的沙灘上你就能體會到這個過程。同樣是被太陽照射著,但沙子的溫度比水的高。隨著熱量的增加,空氣從陸地上蒸發,落在海洋上。很快,海洋上空的空氣不斷聚集,直到多於陸地上的空氣時,一陣微風就從海面吹來了。
因此,簡而言之,一小堆空氣從高壓的地方移動到一個低壓的地方就形成了風,而且,風往往是從溫度較低的地方吹到溫度較高的地方。
當然,一般來說颳風的時候是不會發出尷尬的聲音的。
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