大气热力环流原理是什么？

大气环流是如何发现的？

郑和七次下西洋以及“地理大发现”中的无数次海上远航，所使用的都是帆船，完全靠风力 吹送。因此，人们很早就发现了，地球上有些地带刮风的风向几乎是全年恒定不变的，这称为定 向风。 哥伦布是第一个全面了解并充分利用了大西洋有规律风系的航海家。 他在发现新大陆前， 就已经有过好几次航海经验，他知道低纬度地区总是刮东风，中纬度地区则经常刮西风。所以 哥伦布寻找新大陆的第一次航行，是沿着加纳利群岛（约北纬28°)巧妙地借助东风向西驶去。 但在返回西班牙时，他精明地先向北行驶到亚速尔群岛（约北纬39°)，然后才张满风帆，乘着浩 荡西风返回欧洲的。 航海家们利用的这种低纬度东风，在南北半球都有，北...全部

   郑和七次下西洋以及“地理大发现”中的无数次海上远航，所使用的都是帆船，完全靠风力 吹送。因此，人们很早就发现了，地球上有些地带刮风的风向几乎是全年恒定不变的，这称为定 向风。 哥伦布是第一个全面了解并充分利用了大西洋有规律风系的航海家。
  他在发现新大陆前， 就已经有过好几次航海经验，他知道低纬度地区总是刮东风，中纬度地区则经常刮西风。所以 哥伦布寻找新大陆的第一次航行，是沿着加纳利群岛（约北纬28°)巧妙地借助东风向西驶去。 但在返回西班牙时，他精明地先向北行驶到亚速尔群岛（约北纬39°)，然后才张满风帆，乘着浩 荡西风返回欧洲的。
   航海家们利用的这种低纬度东风，在南北半球都有，北半球以东北风为主，南半球以东南风 为主，年年如此，因此被人们称为“信风”。当时的一些商人掌握了这个规律，基本都依靠信风 的吹送，来往于海洋上进行贸易经商活动，因而这种风又被商人们叫作“贸易风”。
   自从发现了新大陆以后，西欧的商人们便纷纷组织大批船队装运马匹到美洲，因为那儿没 有马，使得运输和农耕很不方便。然而奇怪的是，当船队沿着北纬30°附近的大西洋航行时，常 常遇到海面上死一般的寂静，没有风，闷热异常，帆船便只好无可奈何地在原地打转，乖乖等候 顺风的到来，而有时一等就是十天半个月^时间长了，马匹因缺少淡水、伺料纷纷病倒、死亡，水 手们一时吃不掉那么多马肉，最后不得不将死马拋进大海。
  当时人们恐惧地把这一无风地带叫 作“马的死亡线”，又称“马纬度”。 但是如果船队跨过了马纬度，进人中纬度海域航行，在南北纬度40°〜50°附近，马上又会遇 到与低纬度方向相反的西风。特别是在南半球，这一纬度带没有大的陆地，海域非常辽阔，西风 更为猛烈，因此常常在海上掀起狂涛巨澜。
   1487年，葡萄牙航海家迪亚士指挥两艘小船，驶往非洲大陆最南端，当船只来到南纬40°附 近时，一场巨大的风暴使这两叶小舟在大海上漂荡了整整16天，值得庆幸的是最终他们被吹送 到了一个岬角上。
   心有余悸的迪亚士还将这个岬角命名为“暴风角”（后葡萄牙国王认为这个岬角的发现，使 通往富庶东方的航路有了打通的希望，因此将它改名“好望角”）。南半球的西风带也因此被人 形象地称为“咆哮西风带”。
   随着航海事业的发展，人们更加急于了解，地球上为什么会有南北对称分布的定向风带及 无风带，定向风为什么能这样信守自己的方向，又是什么力量掌握着定向风的方向呢。 首先发现信风的是英国天文学家哈雷，他因计算出一颗著名彗星的回归周期（76年）而享 誉全球，这颗彗星就是哈雷彗星。
  有人说他的伟大在于能从复杂的资料中整理出头绪来^ 1686年，他在一本叫作“哲学学报”的杂志上发表他的信风理论，综述了三大洋盛行的风， 并附了一张风图。 在文中，哈雷正确地描述和刻画了热带风的基本特征——赤道无风，赤道以北盛行东北信 风，以南则为东南信风。
  他认为信风的形成与太阳供给赤道较多的热有关。 1688年，哈雷又根据收集来的海上风资料，绘出了北纬3(T至南纬30°的世界上第一幅信风 和季风分布图。这种全球信风分布图，由于来自实践，有观测资料作为基础，因此在航海中起了 很大作用。
   当时人们都参照信风图来科学地安排航行，把从英伦三岛到澳大利亚之间的航期，由大约 250天缩短到150天左右。这件事激起了人们进一步研究信风的兴趣，使人们积极收集资料，并 作理论上的探讨。 1735年，另一位英国天文学家G。
  哈得来发表了《关于信风之起因》一文，文中正确地解释 了信风现象，并创立了经圈环流的理论，修正了哈雷关于西风是由太阳向西运行所造成的错误 说法，首次考虑到地球自转对大气环流的影响。 哈得来认为，赤道地区接收的太阳热量要比极地多得多，因而赤道地区的空气受热变轻产 生上升运动，极地的空气受冷变重产生下沉运动。
  这样高空空气就由赤道向极地补充，低层空 气则由极地流向赤道，从而形成一个沿经线方向运动的闭合的大环流圈。由于地球自转的影 响，水平运动的物体都会发生偏向。因此低层由极地流向赤道的气流就分别偏折成北半球的东 北信风和南半球的东南信风;高空由赤道流向极地的气流也发生偏折，形成高空的西风带，因下 沉作用，又形成中纬度的地面西风带。
   哈得来的这种环流理论，今天看来虽然相当粗糙，但在当时这个理论却成为后来气象学家 研究大气环流的重要基础之一。为了纪念他的功绩，至今人们还把低纬度的经圈环流称为哈得 来环流。 哈得来考虑到了地球自转的因素，但当时他还没有发现造成物体偏向的力，这个力后来是 由法国数学家和物理学家科里奥利提出的。
   科里奥利小时候很喜欢郊游，经常跟着老师到野外观察。他发现北半球的大河在两岸地质 条件相似的情况下，右岸总是比左岸冲刷得厉害。这种奇怪现象在他幼小的心灵里留下了难以 忘却的疑问。他长大后经过反复研究，发现由于地球的自转，在地球表面会产生一种能使运动 物体的方向发生偏斜的力。
  这种力叫作地球自转偏向力，后来人们为了纪念科里奥利，也把这 种力叫作科里奥利力，简称科氏力。 曾经当过中学教师的美国人威廉•费雷尔，于1861年第一次把科氏力正确应用于解释大 气环流上，他用数学方法证明风受地球自转影响而发生偏向。
  他指出，正是由于科氏力的作用， 才使北半球低纬度地面的盛行风向由北风偏为东北风，南半球则由南风偏为东南风。 费雷尔还首次提出中纬度地区也存在一个经向环流圈，这里的近地面风向原来是从低纬向 高纬流动的，但由于科氏力的作用，北半球的南风偏转成西南风，南半球的北风偏转成西北风， 从而形成了中纬度地区的盛行西风带。
  由于这一环流圈的流向与哈得来环流相反，所以人们称 为逆环流，同时也叫作费雷尔环流。 后来人们又知道，高纬度也有一个经向环流圈，称作极地环流，在近地面形成的风带则叫极 地东风带。这样，在每半球上就有三个风带。
  每两个风带之间是一个低气压带或高气压带。如 北纬30°附近就是副热带高气压带，盛行下沉气流，风力微弱，也就是过去人们曾闻之色变的 “马纬度”。收起