风的作用是什么?
我们得从风的定义开始说起——风向是物体移动的方向(或平均速度方向),而风速是指1分钟内的平均风速。所以,风的作用实际上就是空气流动的作用! 地球表面空气不停的运动着,有高低起伏,也有水平变化,这种运动产生了风。那什么是高低起伏呢?其实就是因为海拔升高,大气压强降低,空气从高压区向低压区的流动形成的。 而水平运动的空气由于受到地球曲率的影响,产生的是绕地球的曲线运动,形成所谓的“环流”。在地球上存在各种尺度的大小气流,例如温度梯度产生的气压带和信风、行星风带;又例如近地面层的风,有山谷风、海洋季风等。这些不同尺度的气流最终都会汇集到气旋中去。因此我们经常把气流在环流中的运动轨迹用等值线画出,称为等压线。
既然风其实就是空气的流动,那么我们就需要用流动的空气来解释其作用了。根据牛顿定律,一个物体不受外力作用的时候,它的运动状态就会保持不变(惯性)。而对于空气这样无质量的流体来说,如果它不受力的作用,那么它就处于一种“无序混乱”的状态,也就是分子的运动毫无规则,温度为0K。事实上,理想气体在温度为0K的情况下运动情况就是这样的: 而当空气受外力作用运动时,比如上面说的气压带和信风,或者地面的山峰和海岸,它们对空气的阻挡使空气产生湍流运动(也就是分子无规则的高速运动)并不断耗散能量。
根据能量守恒定律,有机械能转化为内能,从而导致空气的温度上升。这就是风产生的原因以及风温上升的机理。