Force de Coriolis
Dans la théorie générale de la circulation atmosphérique, des zones de basse pression existent sur les régions équatoriales et des zones de haute pression existent sur les régions polaires en raison d'une différence de température. La basse pression qui en résulte permet à l'air à haute pression aux pôles de circuler le long de la surface de la planète vers l'équateur. Si ce schéma de circulation de l'air est correct en théorie, la circulation de l'air est modifiée par plusieurs forces, dont la plus importante est la rotation de la Terre.
La force créée par la rotation de la Terre est connue sous le nom de force de Coriolis. Cette force n'est pas perceptible pour les humains lorsqu'ils se promènent car les humains se déplacent lentement et parcourent des distances relativement courtes par rapport à la taille et au taux de rotation de la Terre. Cependant, la force de Coriolis affecte de manière significative le mouvement sur de grandes distances, comme une masse d'air ou une masse d'eau.
La force de Coriolis dévie l'air vers la droite dans l'hémisphère nord, lui faisant suivre une trajectoire courbe au lieu d'une ligne droite. La quantité de déviation diffère selon la latitude. Elle est maximale aux pôles et diminue jusqu'à zéro à l'équateur. L'amplitude de la force de Coriolis diffère également avec la vitesse du corps en mouvement - plus la vitesse est grande, plus la déviation est grande. Dans l'hémisphère nord, la rotation de la Terre dévie l'air en mouvement vers la droite et modifie le schéma général de circulation de l'air.
La force de Coriolis provoque la décomposition du flux général en trois cellules distinctes dans chaque hémisphère. Dans l'hémisphère nord, l'air chaud à l'équateur monte vers le haut depuis la surface, se déplace vers le nord et est dévié vers l'est par la rotation de la Terre. Au moment où il a parcouru un tiers de la distance entre l'équateur et le pôle Nord, il ne se déplace plus vers le nord, mais vers l'est. Cet air se refroidit et coule dans une zone en forme de ceinture à environ 30° de latitude, créant une zone de haute pression lorsqu'il descend vers la surface. Ensuite, il coule vers le sud le long de la surface vers l'équateur. La force de Coriolis dévie le flux vers la droite, créant ainsi les alizés du nord-est qui prévalent de 30° de latitude à l'équateur. Des forces similaires créent des cellules de circulation qui encerclent la Terre entre 30° et 60° de latitude et entre 60° et les pôles. Ce schéma de circulation se traduit par les vents dominants d'ouest en altitude dans les États contigus des États-Unis.
Les schémas de circulation sont encore compliqués par les changements saisonniers, les différences entre les surfaces des continents et des océans et d'autres facteurs tels que les forces de frottement causées par la topographie de la surface de la Terre qui modifient le mouvement de l'air dans l'atmosphère. Par exemple, à moins de 2 000 pieds du sol, la friction entre la surface et l'atmosphère ralentit l'air en mouvement. Le vent est dévié de sa trajectoire à cause de la force de frottement. Ainsi, la direction du vent à la surface varie quelque peu de la direction du vent à quelques milliers de pieds au-dessus de la Terre.
