为什么天气总在变化

如果随机在地球表面选一个位置，在那里站上一年，你会经历几乎每一种天气。例如，如果你选择伦敦的特拉法尔加广场，你大概会遇到10个暴雨天，50个寒冷的清晨，5个下雪天，15个雷雨天，一两场大风，1500小时的日照，以及数不胜数的阴天。

为什么在地球的同一个地方可以经历如此不同的天气？答案就在我们头顶，在包裹着地球的薄薄的大气层以及那个距离我们1.5亿公里的巨型热气球中。

来自太阳的天气

无论天气是热是冷，原因总是一样的：太阳发出的辐射撞上了一颗带有大气层的近乎球形的旋转的行星。由于这种简单的安排，大气层受热是不均匀的。在赤道，阳光直射到地球上；在两极，阳光则沿一个很大的倾角照射下来。因此，给出同样大小的区域，极地获得的阳光比赤道地区少。这就是两极冷而赤道热的原因。

由于这一差异，天气是流动的。热量自然地从较热的地方转移到较冷的地方，所以大气层和海洋将热量从赤道输送到两极。一颗没有温度差异的行星上不会有天气。

如果这就是全部，那么全球的天气模式会非常简单。热空气从赤道上升，然后向两极移动。在那里它会冷却、下降，然后沿地表回到赤道。于是，地表的风将从热带地区均匀地刮向两极。

但实际情况并非如此，原因很简单：地球在旋转。在这个旋转的球体上，地表及其上方的空气在赤道运动最快，在两极则完全不动。因此，地球的旋转使南北风偏向一边。这种偏向被称为科里奥利效应。

地球旋转产生的科里奥利效应很强，足以扰乱基本的南北气流，形成六个相互关联的地表风带，南北半球各三个：极地东风带、中纬西风带、低纬信风带。信风相遇的地方是一条不规则的气候带，被称为热带辐合带。

快乐的单调

极端天气能上头条，不列颠群岛的多变天气为其居民带来了谈资。但你有没有想过，地球上哪个地方的天气最温和，变化最少？美国《天气》杂志试图弄清楚这个问题。它指出，比尼亚德尔马（智利瓦尔帕莱索附近的一个沿海城镇）是气候最为单调的地方。此地白天气温终年在15至25摄氏度之间波动，通常有些阴天，下着蒙蒙细雨；很少有大风，从不结冰或下雪，偶尔会有雷暴打破这种单调。

科里奥利力还导致了远离地表的风。这些快速移动的东西风带被称为喷流。地球有四个喷流，南北半球各两个：一为极地喷流，一为亚热带喷流。

起主导作用的就是这一基本模式，但实际的风要更为复杂多变。这是因为地球并不是一个规则的球体，上面有海洋、山脉、森林和沙漠，所有这些都会影响空气的运动。

大团蓬松的云

除了风，天气的另一个基本要素是水，在我们的经验中表现为云和雨。

云的形成需要两种东西：空气中的水蒸气，以及使水蒸气上升的机制。通过地表水的蒸发和植物的蒸腾作用（从土壤中吸取水分并经由叶片释放出来），水蒸气进入空气中。上升机制可以通过三种方式来实现：第一种是暖气流上升；第二种是不同密度的空气团相遇形成锋，推动空气上升；第三种是空气被吹向山脉，被迫上升。

空气上升时会冷却和膨胀。冷到一定程度，水蒸气将无法保持气态。当气温达到这个露点温度时，水开始凝结，形成小水滴群——也就是云。如果小水滴变得足够大，就会从空中落下，形成雨、雨夹雪、雪或冰雹。

所有这一切都发生在大气层最下方7至20公里的区间，也就是我们所说的对流层。超过这个高度，由于臭氧吸收紫外线，空气突然开始变暖，这里是平流层的下界。这些因素足以解释我们经验到的所有天气，从风和日丽到狂风暴雨。

电闪雷鸣！

雷暴是最狂暴的天气之一。如果太阳足够热烈，上升的温暖气流会形成花椰菜状的积云，这种积云可以到达对流层顶部。上层区域达到凝结点之后会形成冰晶，冰晶之间相互碰撞，将电荷分离开来。当分离达到某个临界水平时，这些电荷将在一次闪电中重新聚在一起。云现在成了一场雷暴——尽管雷声本身产生的原因仍然不清楚。

世界上最猛烈的降雨总是由雷暴引起的。如果风的情况正好合适（或正好不合适，这取决于你怎么看了），雷暴还会引起自然界最猛烈的风暴——龙卷风。1999年5月，在俄克拉何马的一场龙卷风中，雷达测定的风速达到每小时486公里，这是有史以来最快的记录。

热带气旋（包括飓风和台风）是另一种极端天气系统。尽管不如龙卷风猛烈，但它极为庞大——直径达2000公里，能够产生10米以上的风暴潮，日降雨量超过1米。

热带气旋形成于海面温度超过27摄氏度的海洋上方，会造成海水大量蒸发。当这些水蒸气凝结时，潜热的释放会导致一场热带风暴。如果风暴在风力和科里奥利力的共同作用下开始旋转，就会形成地球上最具破坏性的天气系统。