全球大氣環流
對流層是大氣圈層的最下層,與岩石圈層相接。大氣主要集聚在對流層,它的運動對岩石圈層有著非常直接的影響。
對流層大氣運動有垂直運動和水平運動2種,力源是氣壓差和地球自轉。
作用於大氣垂直方向的力主要由氣體的垂直壓力梯度與重力的合力決定,作用於大氣水平方向上的力由氣壓的水平壓差和地球自轉決定。由於大氣壓水平分布不均勻而產生的氣壓梯度,存在一個從氣壓高的地方指向氣壓低的地方的力。產生氣壓水平分布不均勻的原因,是地球表麵的溫度不同。地球表麵溫度不同是由於地球表麵接收太陽的熱輻射的量值不同。不同的季節,一天中不同的時間,地球表麵溫度都有所變化。在地理位置上,緯度高的地區接收到的熱輻射量少,緯度低的地區接收到的熱輻射量多。例如,在赤道地帶,天空晴朗的非洲東北部的廣大沙漠地區,每年每平方厘米能接收到的熱輻射高達921096焦耳。在北緯40°的地區,每平方厘米每年能接收到的熱輻射是586152焦耳;而在北緯60°的地區,每平方厘米每年能接收到的熱輻射是334944焦耳;緯度再升高,接收到的熱輻射就更少。根據觀測,北緯40°到南緯35°的區域是熱量的淨得區。因淨得熱量使該區域大氣溫度增高,天氣熱。北緯40°以北及南緯35°以南的區域是熱量的淨失區,因淨失熱量使該區域大氣溫度降低,天氣冷。由於赤道的溫度比兩極高,使這兩個地區的氣壓高低不同,因此存在一個從赤道指向兩極的力。第二種,由於地球的自轉,地麵與大氣之間的摩擦使大氣受到一個因地球自轉而產生的力。大氣各層之間也存在摩擦力。這兩種力作用的結果是使氣體流動形成了風。風的速度與方向都由氣體受力的大小和方向決定。
赤道地麵溫度比高空溫度高,地麵氣壓大於高空氣壓,氣體上升,從而加大了高空的氣壓,同時地麵的氣壓降低。在兩極的高空,由於溫度低、氣壓低,於是在地球上空,氣體從氣壓高的地方流向氣壓低的地方,即從赤道的上空向兩極運動。赤道的熱氣體到達兩極後,兩極高空的氣體密度增加,兩極的冷空氣向地麵運動,地麵附近的氣體密度增加而使氣壓增高,氣體在地麵附近從氣壓高的地方流向氣壓低的地方,即從兩極流向赤道。冷空氣到達赤道,吸收赤道上的熱能而導致溫度升高,於是形成了赤道—兩極的氣體環流。當赤道高空的氣體向兩極流動,受到地球自轉力的作用後,又使氣流改變方向。這兩種力作用的結果是,大約在北緯30°的上空使氣體流動方向轉為與緯線相平行,形成了西風,從而阻礙赤道上空的熱氣流繼續向北移動。同時該地區的冷空氣下沉到地麵附近,導致氣體密度增加,在北緯30°附近形成了氣體的高壓帶。高壓帶附近的氣體在地麵附近向赤道和北極兩個方向流動。向赤道方向流動的氣體,成為流向赤道的東北信風。向北極流動的氣體,通常稱為盛行西風。同樣的,在南半球也形成和北半球相對稱的風向。以上的分析是假定地球的岩石圈是平坦的,但實際上高高的山脈對風的走向有阻礙作用。位於青藏高原的風的侵蝕和搬運力風對岩石圈的作用是非常重要的。風對地表的作用表現為對地表的侵蝕及對鬆散碎屑物質的搬運和堆積作用。在幹旱和半幹旱地區,風的作用尤為顯著。
年平均降水量不足250毫米的地區稱為幹旱地區。在幹旱地區,由於缺水,地麵植被變得稀疏,氣候變得幹燥。地表岩石的熱容量小,日氣溫及年氣溫的變化大,使得氣壓也隨之變化,所以幹旱地區多風。風對岩石有風化作用,結果使岩石變成碎屑,使幹旱地區變成荒漠,植被更加稀少。這種惡性循環使幹旱地區沙漠化。現在,世界上荒漠麵積約占陸地總麵積的1/5。它們以大沙漠的形式分布在非洲、亞洲和澳大利亞。
風對岩石的侵蝕作用可以使陡峭的岩壁被侵蝕成直徑20厘米左右、深度為10~15厘米、大小不等的小洞穴和凹坑,使得岩石具有蜂窩狀的外貌。有些岩石長期受到風的侵蝕,形成下細上粗的蘑菇狀。被風侵蝕的岩石的這些奇特外觀將會成為旅遊勝地的一大景觀。