Vėjas yra oro judėjimas per Žemės paviršių ir jį lemia oro slėgio skirtumai vienoje vietoje. Vėjo stiprumas gali būti įvairus: nuo lengvo vėjo iki uragano. Jis matuojamas su Beauforto vėjo skalė.
Vėjai įvardijami iš tos krypties, iš kurios jie kyla. Pavyzdžiui, vakarų kryptis yra vėjas, einantis iš vakarų ir pučiantis į rytus. Vėjo greitis matuojamas su anemometras o jo kryptis nustatoma vėjo mentele.
Kadangi vėją sukuria oro slėgio skirtumai, svarbu suprasti šią sąvoką ir tyrinėjant vėją. Oro slėgį sukuria ore esančių dujų molekulių judėjimas, dydis ir skaičius. Tai skiriasi priklausomai nuo oro masės temperatūros ir tankio.
1643 m. Evangelista Torricelli, „Galileo“ studentas, sukūrė gyvsidabrio barometrą oro slėgis ištyręs vandenį ir siurblius kasybos operacijose. Panašiais instrumentais šiandien mokslininkai sugeba išmatuoti normalų jūros lygio slėgį, esant maždaug 1013,2 milibarui (jėga paviršiaus ploto kvadratiniam metrui).
Slėgio gradiento jėga ir kiti vėjo padariniai
Atmosferoje veikia kelios jėgos, veikiančios vėjų greitį ir kryptį. Vis dėlto svarbiausia yra Žemės gravitacinė jėga. Kai gravitacija suspaudžia Žemės atmosferą, ji sukuria oro slėgį - varomąją vėjo jėgą. Be gravitacijos nebūtų atmosferos ar oro slėgio, taigi ir vėjo.
Jėga, iš tikrųjų atsakinga už oro judėjimą, yra slėgio gradiento jėga. Oro slėgio ir slėgio gradiento jėgos skirtumus lemia nevienodas įeinantis žemės paviršiaus įkaitimas saulės radiacija koncentruojasi ties pusiauju. Pavyzdžiui, dėl energijos pertekliaus mažose platumose oras yra šiltesnis nei poliuose. Šiltas oras yra mažiau tankus ir turi mažesnį barometrinį slėgį nei šaltas oras didelėse platumose. Šie barometrinio slėgio skirtumai sukuria slėgio gradiento jėgą ir vėją, nes oras nuolat juda tarp aukšto ir aukščio žemas spaudimas.
Norėdami parodyti vėjo greitį, slėgio gradientas brėžiamas orų žemėlapiuose naudojant izobarai žemėlapiai tarp aukšto ir žemo slėgio zonų. Strypai, išdėstyti toli vienas nuo kito, rodo laipsnišką slėgio gradientą ir lengvą vėją. Tie, kurie yra arčiau, rodo staigų slėgio gradientą ir stiprų vėją.
Galiausiai Koriolio jėga Ir trintis, bet ir didelę įtaką vėjai visame pasaulyje. Koriolio jėga priverčia vėją atitrūkti nuo savo tiesiojo kelio tarp aukšto ir žemo slėgio sričių, o trinties jėga sulėtina vėjo judėjimą per žemės paviršių.
Aukštesnio lygio vėjai
Oro cirkuliacijos atmosferoje yra skirtingos. Tačiau tie, kurie yra viduryje ir viršutinėje dalyje troposfera yra svarbi visos atmosferos oro cirkuliacijos dalis. Norėdami parodyti šiuos cirkuliacijos modelius, viršutinio oro slėgio žemėlapiuose kaip atskaitos tašką naudokite 500 millibarų (mb). Tai reiškia, kad aukštis virš jūros lygio brėžiamas tik tose vietose, kur oro slėgio lygis yra 500 mb. Pvz., Virš 500 mb vandenyno į atmosferą gali būti 18 000 pėdų, bet virš sausumos - 19 000 pėdų. Priešingai, paviršiaus orų žemėlapiuose pateikiami slėgio skirtumai, pagrįsti fiksuotu aukščiu, paprastai jūros lygiu.
500 mb lygis yra svarbus vėjams, nes analizuodami aukščiausio lygio vėjus, meteorologai gali sužinoti daugiau apie oro sąlygas Žemės paviršiuje. Dažnai šie viršutinio lygio vėjai sukelia oro ir vėjo pokyčius paviršiuje.
Du meteorologams svarbūs aukštesnio lygio vėjo modeliai yra Rossby bangos ir reaktyvinis srautas. Rossby bangos yra reikšmingos, nes jos atneša šaltą orą į pietus ir šiltą orą į šiaurę, sukurdamos oro slėgio ir vėjo skirtumus. Šios bangos vystosi palei srovės srautą.
Vietiniai ir regioniniai vėjai
Be žemo ir aukštesnio lygio globalių vėjų, visame pasaulyje yra įvairių tipų vietinių vėjų. Vienas iš pavyzdžių yra sausumos ir jūros vėjas, vykstantis daugelyje pakrančių. Šiuos vėjus sukelia oro ir sausumos oro temperatūros ir tankio skirtumai, palyginti su vandeniu, tačiau jie yra tik pakrančių vietose.
Kalnų slėnių vėjai yra dar vienas lokalizuotas vėjo modelis. Šie vėjai kyla, kai kalnų oras greitai atvėsta ir teka slėniais. Be to, slėnių oras dienos metu greitai sušildo ir pakyla, sukurdamas popietinius vėjus.
Kai kurie kiti vietinių vėjų pavyzdžiai yra šiltas ir sausas Pietų Kalifornijos „Santa Ana“ vėjas, šaltas ir sausas pietų vėjas Prancūzijos Ronos slėnyje, labai šaltas, paprastai sausas boros vėjas Adrijos jūros rytinėje pakrantėje, ir Chinook vėjas šiaurėje Amerika.
Vėjai taip pat gali pasireikšti dideliu regioniniu mastu. Vienas iš šio tipo vėjų pavyzdžių būtų katabatiniai vėjai. Tai yra vėjai, kuriuos sukelia gravitacija, ir kartais vadinami drenažo vėjais, nes jie nutekėja slėniu ar šlaitu, kai tankus, šaltas oras, esantis dideliame aukštyje, teka į kalną sunkio jėgos dėka. Šie vėjai paprastai būna stipresni nei kalnų slėnių vėjas ir būna didesniuose plotuose, tokiuose kaip plokščiakalnis ar aukštuma. Katabatinių vėjų pavyzdžiai yra tie, kurie pučia nuo didžiulių Antarktidos ir Grenlandijos ledo sluoksnių.
Sezonų kaita musoniniai vėjai aptinkami per Pietryčių Aziją, Indoneziją, Indiją, šiaurinę Australiją ir pusiaujo Afriką regionų vėjai, nes jie apsiriboja didesniu atogrąžų regionu, o ne tik Indija pavyzdys.
Nesvarbu, ar vėjai yra vietiniai, regioniniai ar globalūs, jie yra svarbus atmosferos cirkuliacijos komponentas ir vaidina svarbų vaidmenį žmonių gyvenime Žemėje, nes jų srautas per didelius plotus gali perkelti orą, teršalus ir kitus ore esančius daiktus visame pasaulyje.