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대기의 대순환과 지구의 자전
지구의 에너지 수지를 보면 적도 부근에서 열공급 과잉, 극지방에서 방출 과잉이 되고 있다. 따라서 열이 남아있는 적도 부근에서 열이 부족한 극지방으로 열이 이동합니다. 그것을 담당하는 하나가 대기이다. 지구가 자전하지 않는다면 단순히 적도로 상승하여 극에서 하강하는 대기의 대류가 된다. 지상에서는 극지방에서 적도를 향해 불어오는 바람, 즉 북반구에서는 북풍, 남반구에서는 남풍이 된다.
그러나 실제로는 지구는 자전하고 있기 때문에 코리올리의 힘이 생긴다. 이 때문에 대류는 3개의 셀로 헤어진다 . 우선 코리올리의 힘이 약한 정도에서는 적도에서 상승하고 중위도에서 하강하는 비교적 단순한 대류가 되고 있다. 이것을 허들리 순환이라고 한다. 이 대류에 의해 하강 기류가 내려오는 장소가 아열대 고압대이며, 구름이 발생하기 어렵기 때문에, 거기에 육지가 있으면 사막 지대가 되고 있다. 양반구의 아열대 고압대에서 적도를 향해 지상을 불는 바람은 코리올리의 힘에 의해 북반구에서는 북동의 바람(북동 무역풍), 남반구에서는 남동의 바람(남동 무역풍)이 된다. 무역풍은 태평양의 동쪽, 대서양에서는 분명하지만, 태평양의 서쪽, 인도양에서는 계절풍에 의해 흐트러져 있다 .
양반구의 무역풍이 충돌하는 곳이 열대 수렴대이다. 열대 수렴대는 여름에는 북반구보다, 겨울에는 남반구보다 된다. 이 열대 수렴대 특히 해상에서는 대규모 적란운이 발달하기 쉽다. 또한 태풍이 태어나는 장소이기도 하다. 아래의 위성 화상에서는 열대 수렴대 위에 줄지어 있는 적란운을 볼 수 있다(여름이므로 적도보다 조금 북측. 오가사와라 근해에는 태풍도 보인다).
범선 시대에는 이 안정된 무역풍을 이용해 대양을 횡단하고 있었다. 덧붙여 무역풍(tradewind)의 “trade”는 무역이 아니고, 「넷으로 백과@home」(히타치 시스템 앤 서비스)에 의하면,「trade의 본래의 의미는 <길> <거리길> 그래서 반복적으로 왕복하는 잘 알려진 항로가 되어, 돌아가서 이러한 일이 가능할수록 일정한 방향으로 불는 바람을 trade wind라고 부르게 된 것으로 있다. "라고 있다.
중위도에서는 코리올리의 힘이 강해지고, 위 그림과 같이 뚜렷한 대류(프레넬 순환)라기 보다는 큰 사행한 서쪽에서 바람(편서풍)으로 움직이고 있다. 이것을 로스비파라고 한다. 고위도측에서 저위도측을 향해 불 때는 차가운 바람으로서, 저위도측에서 고위도측으로 불 때는 따뜻한 바람이 되고 있다. 중위도에서는 이 로스비파, 또한 거기에 수반되는 소용돌이인 저기압 이나 고기압에 의해 저위도에서 고위도로 열이 운반되고 있다.
중위도의 편서풍과 극으로부터 불어오는 차가운 동쪽으로부터의 바람(극편동풍)이 충돌하는 곳에는 전선이 생겨, 저기압이 발생 하기 쉽다. 특히 대륙이 적은 남반구에서는 남위 40°에서 60° 근처에는 항상 날씨가 나빠 폭풍권이라고도 한다.
제트기류
허들리 순환의 중위도 측 상공에서는 강한 서풍이 불고 있어 이것을 아열대 제트 기류라고 한다. 이것은 저위도에서는 작은 풍속에서도 위도가 높아지면 지구의 자전이 느려지므로 그 차이만큼 대지구(지면)의 속도가 빨라진다. 예를 들면 적도에서의 지구의 자전의 속도는 40000km를 24시간으로 1주=1700km·h-1 ( 460m·s -1 ), 북위 30°에서는 35000km를 24시간으로 1주=1400km·h- 1 ( 400m·s -1 , 북위 30도에서는 적도에서의 속도의 cos 30°=0.87배)이다. 적도 상공에서(의 대지 속도가) 1m·s-1의 약한 서풍에서도, 그 공기괴는 원래 지구와 함께 움직이고 있으므로, 북위 30°까지 북상하면 지구의 자전의 속도의 차이(이 경우는 60m·s-1)만큼 빨라진다. 즉, 61m·s-1의 맹렬한 바람이 되어 버린다.
또 하나, 중위도 상공 로스비파의 권계면 부근에서도 강한 서풍이 불고 있다. 이것을 한대전선 제트기류라고 한다. 한대전선 제트기류는 편서풍의 사행에 따라 크게 사행하고 있다. 또한 겨울에는 강하고 여름에는 다소 약해지는 경향이 있습니다.
아열대 제트 기류와 한대 전선 제트 기류가 합류하여 하나의 제트 기류가 될 수도 있다. 또한 계절에 따라 크게 남북으로 이동한다(북반구에서는 여름에 북쪽으로, 겨울에는 남쪽으로 된다). 또, 제트기류는 저기압·고기압 , 장마 등과도 관계가 깊다.
아열대 제트 기류도 한대 전선 제트 기류도 다만 장거리 항공기가 취하는 높이에 가깝다. 스나와 서쪽에서 동쪽으로 날 때는 가능한 한 제트 기류를 이용하도록, 반대로 동쪽에서 서쪽으로 날 때는 가능한 한 제트 기류를 피하도록 하는 것이 좋다. 이 제트기류 때문에 도쿄-후쿠오카편은 20분 정도, 도쿄-하와이편은 가서 돌아오는 길로 2시간 정도 차이가 난다.