Vjetar je kretanje zraka preko Zemljine površine i nastaje zbog razlike u tlaku zraka između jednog mjesta na drugo. Jačina vjetra može varirati od puhanog vjetra do sile uragana, a mjeri se s Beaufortova skala vjetra.
Vjetrovi su imenovani iz smjera iz kojeg potječu. Na primjer, zapadnjak je vjetar koji dolazi sa zapada i puše prema istoku. Brzina vjetra mjeri se s anemometar a njegov smjer određuje se vjetrom.
Budući da se vjetar proizvodi razlikama u tlaku zraka, važno je razumjeti i taj pojam i pri proučavanju vjetra. Tlak zraka stvara se gibanjem, veličinom i brojem molekula plina prisutnih u zraku. To varira ovisno o temperaturi i gustoći zračne mase.
Godine 1643. Evangelista Torricelli, Galilejev student, razvio je živin barometar za mjerenje tlak zraka nakon proučavanja vode i crpki u rudarskim operacijama. Danas se pomoću sličnih instrumenata znanstvenici mogu mjeriti normalnim tlakom na razini mora od oko 1013,2 milibara (sila na kvadratni metar površine).
Sila tlaka i drugi utjecaji na vjetar
Unutar atmosfere nalazi se nekoliko sila koje utječu na brzinu i smjer vjetrova. Međutim, najvažnija je gravitaciona sila Zemlje. Dok gravitacija komprimira Zemljinu atmosferu, ona stvara pritisak zraka - pokretačku silu vjetra. Bez gravitacije ne bi bilo atmosfere ili tlaka zraka, a time ni vjetra.
Sila koja je zapravo odgovorna za izazivanje kretanja zraka ipak je sila gradijenta pritiska. Razlike u tlaku zraka i sile gradijenta tlaka uzrokovane su nejednakim zagrijavanjem Zemljine površine pri dolasku solarno zračenje koncentrira se na ekvatoru. Na primjer, zbog viška energije na malim širinama, zrak je topliji od zraka na polovima. Topli zrak je manje gust i ima niži barometrijski tlak od hladnog zraka na velikim geografskim širinama. Ove razlike u barometrijskom tlaku stvaraju snagu gradijenta pritiska i vjetar dok se zrak stalno kreće između područja visokog i niski pritisak.
Kako bi se prikazale brzine vjetra, gradijent tlaka crta se na vremenskim kartama koristeći izobari preslikani između područja visokog i niskog tlaka. Trake koje su međusobno udaljene predstavljaju postupni gradijent tlaka i lagane vjetrove. Oni bliže zajedno pokazuju strmi gradijent tlaka i jake vjetrove.
Napokon Coriolisova sila a trenje značajno utječu na vjetar diljem svijeta. Coriolisova sila čini da se vjetar odmače od svoje ravne staze između područja visokog i niskog tlaka, a sila trenja usporava vjetar dok putuje iznad Zemljine površine.
Vjetrovi gornje razine
Unutar atmosfere postoje različite razine cirkulacije zraka. Međutim, oni u srednjem i gornjem troposfera važan su dio cjelokupne cirkulacije zraka u atmosferi. Za preslikavanje ovih obrazaca cirkulacije, karte gornjeg tlaka zraka koriste se kao referentna točka 500 milibara (mb). To znači da je visina nadmorske visine prikazana samo u područjima s razinom tlaka od 500 mb. Na primjer, preko oceana 500 mb moglo bi biti 18.000 stopa u atmosferi, ali nad kopnom, to bi moglo biti 19.000 stopa. Nasuprot tome, karte vremenskih prilika na površini prikazuju razlike u tlaku temeljenim na fiksnoj visini, obično na razini mora.
Razina od 500 mb važna je za vjetrove jer analizirajući gornje vjetrove, meteorolozi mogu saznati više o vremenskim uvjetima na Zemljinoj površini. Ti vjetrovi na gornjoj razini često stvaraju vremenske prilike i uzorke vjetra na površini.
Dva uzorka vjetra na gornjoj razini koja su važna za meteorologe su Rossbyjevi valovi i vjetrovi mlazni tok. Rossby valovi su značajni jer donose hladan zrak jug i topli zrak sjever, stvarajući razliku u tlaku zraka i vjetru. Ovi valovi se razvijaju uz mlazni tok.
Lokalni i regionalni vjetrovi
Pored globalnih uzoraka vjetra niskih i gornjih razina, širom svijeta postoje razne vrste lokalnih vjetrova. Povjetarac kopno-more koji se javlja na većini obalnih linija jedan je od primjera. Ti su vjetrovi uzrokovani razlikama u temperaturi i gustoći zraka nad kopnom u odnosu na vodu, ali su ograničeni na obalne lokacije.
Povjetaci iz gorskih dolina još su jedan lokalizirani obrazac vjetra. Ovi vjetrovi nastaju kada se gorski zrak brzo hladi noću i odlazi u doline. Osim toga, dolinski zrak tijekom dana brzo zagrijava i podiže se uzlazno, stvarajući popodnevni povjetarac.
Neki drugi primjeri lokalnih vjetrova uključuju tople i suhe vjetrove Santa Ana vjetra Južne Kalifornije, hladni i suhi vjetar maestralnosti Francuska dolina Rone, vrlo hladan, obično suh bura na istočnoj obali Jadranskog mora, a vjetrovi Chinook na sjeveru Amerika.
Vjetrovi se mogu pojaviti i na velikim regionalnim razinama. Jedan primjer ove vrste vjetra bili bi katabatski vjetrovi. To su vjetrovi uzrokovani gravitacijom, a ponekad se nazivaju i drenažnim vjetrovima jer odvode niz dolinu ili padinu kada gusti, hladni zrak na velikim uzvisinama gravitacijski teče nizbrdo. Ti su vjetrovi obično jači od povjetarca s gorskih dolina i javljaju se na većim područjima poput visoravni ili visoravni. Primjeri katabatskog vjetra su oni koji pušu s Antarktika i ogromne ledene plohe Grenlanda.
Sezonski pomicanje monsunski vjetrovi koji se nalaze preko jugoistočne Azije, Indonezije, Indije, sjeverne Australije i ekvatorijalne Afrike još su jedan primjer toga regionalni vjetrovi jer su ograničeni na veće područje tropa za razliku od samo Indije primjer.
Bilo da su vjetrovi lokalni, regionalni ili globalni, oni su važan sastojak atmosferske cirkulacije i igraju važnu ulogu u ljudskom životu na Zemlji jer je njihov protok kroz ogromna područja sposoban za kretanje vremenskih prilika, zagađivača i drugih predmeta u zraku širom svijeta.