Vznik vetra
1.sila barického (tlakového) gradientu
V meteorológií má veľký význam úbytok tlaku vzduchu v horizontálnej rovine v smere normály k izobare. Takto smerovanú konečnú zmenu tlaku v smere normály k izobare, nazývame horizontálny barický gradient. Pri určovaní veľkosti gradientu uvažujeme konečnú zmenu tlaku vzduchu v smere normály k izobare na určitú vzdialenosť považovanú za jednotku, spravidla 1 pludníkový stupeň na rovníku. Barický gradient je tým väčší, čím je menšia vzdialenosť izobár.
Závislosť medzi rozdelením tlaku vzduchu a smerom vetra v najnižších vrstvách atmosféry bola jedna z najskôr objavených súvislostí v meteorológií. Bola objavená už v 19. storočí Buys-Ballotom:
Pri zemi vanie vietor od vysokého tlaku k nízkemu tak, že zanecháva vyšší tlak vpravo a nižsí vľavo ( na severnej pologuli) a pretína pritom izobary pod určítým uhlom. priemerne okolo 30 stupňov.
Vietor vanie pri zemi tak, že sa odchyluje od gradientu na severnej pologuli vpravo, na južnej pologuli vlavo o uhol asi 60 stupňov.
2. Coriolisová sila
Ak sa nejaké teleso pohybuje v sústave súradníc, a táto sústava sa sama otáča vzhľadom k nepohyblivým osám svetového priestoru, dá sa pomocou teoretickej mechaniky dokázať určité zrýchlenie, ktoré teleso dostáva vzhľadom k rotujúcej sústave. Je to rotačné zrýchlenie, alebo Coriolisová sila., spôsobená rotáciou súradnicovej sústavy pri snahe telesa zachovať podľa zákona zotrvačnosti pôvodný smer pohybu vzhľadom k svetovému priestoru. Takouto rotujúcou sústavou súradníc je naša Zem a sila, ktorá rotačné zrýchlenie pohybujúcemu sa telesu udeluje, sa nazýva Coriolisova sil, alebo urýchlujúca sila zemskej rotácie.
Dá sa odvodiť:
V meteorológií sa berie do úvahy iba horizontálne zložka Coriiolisovej sily, ktorá pôsobí vždy kolmo na smer pohybu, na severnej pologuli vpravo, na južnej vlavo.Na rovníku je C= 0.
3.odstredivá sila
Majme stacionárny pohyb pozdĺž krivočiarej dráhy. Pri takomto pohybe pôsobí na časticu vzduchu odstredivá sila O, Opäť podmienená zotrvačnosťou pohybujúceho sa telesa, jeho snahou zachovať pôvodný smer pohybu.
Veľosť odstredivej sily pri vztiahnutí na jednotku hmotnosti m=1:
Odstredivá sila, rovnako ako sila C, pôsobí kolmo na smer pohybu, avšak na rozdiel od C, smeruje od smeru pohybu ako vpravo tak aj vľavo. Pôsobí vždy von vzhľadom ku krivosti dráhy.
4.sila trenia
Trenie ovplyvňuje pohyb vzduchu v najnižších vrstvách do 1000 až 1500 m nad zemou. V reálnej atmosfére trenie nie je možné vysvetliť len priamym stykom najspodnejšej vzduchovej vrstvy s povrchom zeme (vonkajšie trenie), pretože brzdiaci účinok trenia sa prejavuje viacmenej v celej vrstve trenia. Spomalenie rýchlosti sa teda prenáša z najspodnejšej vrstvy vzduchu smerom hore. To sa vysvetluje tzv. Vnútorným trením, ktoré rozdelujeme na vnútorné trenie molekulárne a vnútorné trenie virtuálne.
Ak oznáčime silu trenia R tak potom:
R=k*v
Geostrofický a gradientový vietor
Ak vznikne v horizontálnej rovine rozdiel atmosferického tlaku, začne sa vzduchová častica v prvom okamžiku pohybovať v smere horizontálneho gradientu (t.j. kolmo na izobary). Zároveň však začne pôsobiť Coriolisova sila , ktorá bude postupne meniť smer pohybu častice. Za určitý čas dôjde k ustálenému prúdeniu, sila gradientu G bude v rovnováhe so silou C, to znamená že obdve sily budú rovnako veľké ale orientované opačným smerom. Ak nebudú pôsobiť žiadne iné sily, bude vzduch prúdiť stálou rýchlosťou pozdĺž izobár tak, že nízky tlak bude zostávať vľavo od smeru prúdenia. V prípade priamkových izobár vzniknutý vietor nazývame vietor geostrofický.
Rýchlosť geostrofického vetra vypočítame:
v m/s.
V skutočnom ovzduší sú izobary takmer vždy zakrivené, a aby nastal ustálený pohyb pozdĺž zakrivenej izobary, musia byť v každom mieste a okamžiku v rovnováhe sila tlakového gradientu Coriolisová sila a sila odstredivá. Pri cyklonálne zakrivených izobarách existuje odstredivá sila O pôsobaca proti smeru sily G, c anticyklone potom v smere sily G. Ak nastane rovnováha týchto troch síl, hovoríme o vetre gradiantovom.
