科裏奧利效應在極地最顯著,逐漸變弱直到在赤道處完全消失,在那兒,地球的轉動達到最高點。這就是為什麼颶風和台風隻能僅僅使雲形成在5緯度以上的地區。
然而,地球的旋轉對個別的雷暴和龍卷風產生的影響是極小的——它們的半徑太小了——地球的旋轉使颶風產生了很小的轉動。科裏奧利效應不僅僅對風產生了影響,任何一個環繞地表的遠距離的運動都會公平地受到大氣捉弄。例如,在第一次世界大戰期間,德國軍隊用它引以自豪的射程為70英裏(113千米)的大炮轟擊巴黎時,就受到了科裏奧利效應的嚴重影響。使他們懊惱的是,他們發現他們的炮彈遠遠地向右偏離目標。直到那時為止,他們從來沒有擔心科裏奧利效應,因為,他們從來沒有這樣遠距離地開火。
甚至連能夠把球從場地一邊拋向另一邊的籃球運動員,也不得不因為科裏奧利效應的影響來調整自己的投球達半英寸(13厘米)。在另一方麵,與當今許多書本上教授的相關內容相反的是,從洗滌槽排出的水不受這種效應的影響。如果在澳大利亞,水以順時針方向旋轉而下,這僅僅是因為水槽的形狀或者水龍頭噴射的角度。科裏奧利效應,隻在這種情況下,沒有足夠的時間來影響水的運動。
在大氣高處,在環繞地球的氣流中,科裏奧利效應是一個重要的因素。在大約180,000英尺(5500米)和更高處,空氣沒有與大山、樹林和丘陵的磨擦,它能不斷地增強力量並達到驚人的速度。當氣壓差不斷地把這些柔和的風推向低壓地區時,空氣就會受科裏奧利效應的影響而轉向,最終沿著等壓線和低壓附近吹動。在任何地方,這種現象都沒有在地球氣壓梯度最大的地方效果明顯:形成風速很大的急流。巨風
急流在對流層頂部環繞著地球,決定著風暴的路徑。了解它們的速度和力量對提前幾天預測天氣是很關鍵的。氣象學家在二戰期間對這些柔和的風的存在第一次有了一些了解,當轟炸機駕駛員穿過日本向西飛時,報導了高空處奇怪的現象。在30,000英尺(9100千米)高空附近,他們遇到了始料不及的湍流。當機組人員向地麵望下去時,他們發現他們竟然幾乎沒有靠近目標。
阻礙了轟炸機路線的高空風是一條風速集中的帶狀氣流,出現在中緯度地區。它們通常有幾百英裏長,速度可達每小時200英裏(322千米)。那些位於極地的急流是地表冷熱空氣相遇時形成的,在更高處產生了一個明顯的氣壓梯度。這種現象發生是因為較冷的向極地方向運動的空氣分子在地表被更緊密地壓縮,在高空處僅留下少量的空氣分子。少量的空氣分子意味著更稀薄的大氣和更低的氣壓。因此在赤道邊界一側的高空暖氣流抵達極地方向的低壓地區後,暖空氣轉向東形成急流核。極地的急流來回環繞著越過緯線。它那驚人的速度意味著一個小小的加速或減速都能影響下麵的天氣。在急流加速的地方,上空的空氣大麵積地輻散,以致產生一個相對低壓的地區,空氣輻合,地表風不斷地彙集;在急流減速的地方,空氣堆積,氣壓下降,並抑製上升的氣流。
雖然我們對於急流是怎樣發揮作用的了解是相當有限的,但氣象學家研究地表怎樣影響空氣已有很長一段時間了。
追溯至1735年,一個叫喬治·哈得來的英國律師十分詳細地描述了它們之間的聯係。他論證說,熱空氣在赤道上升,而冷空氣在極地下降。赤道的空氣上升到大氣高處,遠離赤道大約30緯度冷卻。在那裏下沉並沿地表輻散開來。
空氣不斷下沉至30緯度左右形成了半永久性的高壓區。其中之一百慕大高壓區有時幾乎有半個美國那麼大,通常控製大西洋台風。在北太平洋上方一個更大的半永久性高壓區隨著季節的變化而遷移,就像急流在夏季移向極地,在冬季轉向赤道一樣,對極地空氣的擴散和收縮作出相應反應。在夏季,在最北處的太平洋高壓試圖阻止風暴到達美國西海岸;高壓係在冬季向南方撤退,通常為大陸的持續的降雨打開了閥門。風和洋流
風對波浪的形成有很大的影響,但是它們也駕馭著世界上的海洋洋流。例如,當空氣順時針方向在太平洋高壓周圍運動時,它會沿著加利福尼亞海岸南下。沿岸的北風使水向南移動,但是受科裏奧利效應的影響,近海的水會轉向西。結果是深海的冰冷的營養豐富的水連續上升——有利於魚的生息繁殖,但對遊泳者來說是很糟糕的。這股冷洋流還產生了經常出現在舊金山海灣近海霧帶。
在冬天,急流有時是形成在半永久性的副熱帶上空,並向極地方向發展,它把濕空氣帶進像南歐或美國海灣這樣的地區。在熱帶高壓地區,空氣受科裏奧利效應影響轉向西,形成一股持續的風。這股風最初被命名為“貿易風”,是因為它曾經影響那些橫越大西洋和太平洋向西方尋求財富的探索者和商人。“信風”完成了哈得來環流圈的環流。它們在部分雷雨地區的赤道附近輻合,被稱為赤道低壓槽或ITCZ(熱帶輻合帶)。在這兒,空氣上升到對流層頂部,又一次經過哈得來環流圈的環流。
哈得來環流圈,像所有的風一樣,根據氣壓的變化有不同的反應。但是在熱帶地區和中緯度地區之間變化,它顯示了風的特性:對從太陽吸收的熱量進行再分配。每天海岸線上的微風也在進行著小規模的熱量再分配。在晚上或在黎明,海洋比陸地溫暖,空氣吹向海麵。作為回應,僅在海麵上方幾千英尺或更低處,空氣返回陸地,完成循環。當空氣在陸地上方以很強的力量上升時,風的傳送會轉向,當空氣像在白天被烘烤一樣迅速地變暖,到下午,在地表,陸風已經變為海風,空氣在高處轉變方向來進行自我補充。
有時風使它們自己的溫度產生了異常。許多有著惡劣影響的暖風沿著山坡下滑。當在大盆地形成高壓時,例如,南加利福尼亞的東部,溫暖幹燥的空氣被迫穿過洛杉磯盆地附近的山脈。當它上升時,它會稍微冷卻下來,然後,它會沿著背風坡快速下沉,形成聖安娜風。當它到達低海拔地區時,會再一次被壓縮而加熱升溫。最終的溫度,有時接近100°F(38℃),比在背風坡處最初溫度要高得多。
聖安娜風有時會使火勢蔓延,產生災難性的影響。類似的沿斜坡下沉的西風在1995年扇燃了奧吉蘭伯克利山火,奪去了25條人命,燒毀了成千上萬所房子。另一場於熱的下坡風,阿爾卑斯焚風,因為火災而以“GOTH”(意為哥特人,暗指野蠻)命名。與之有密切聯係的能夠使雪融化的風是奇努克風,沿著落基山的東斜坡下滑。1943年在南達科他,奇努克風在兩分鍾內使溫度升至44°F(27℃)。許多正在駕車的人們遇到突如其來的熱流突然轉向摔進溝裏,因為突然結凍的防風玻璃上的厚霧使他們看不清事物。
在最近幾年,一些風不斷侵擾人們。古羅馬時期人們幾乎不用擔心那不勒斯西羅科風,但是現在由於小山丘的樹木已被伐光,風的流動不被阻礙,它通常把那些令人討厭的熱空氣帶向低海拔地區。而且它被指責為引發疾病的罪魁禍首,其症狀有情緒低落、困倦、過敏和嚴重的周期性偏頭痛。以色列的沙拉爾風被認為能引起類似的病態;一些科學家相信它影響了內分泌的平衡。一股幹燥的下滑的風,法國的羅納大山穀的密史脫拉風,實際上是一股冷空氣,它有時以每小時接近100英裏(160千米)的速度向裏昂灣狂嘯而去。