Причины и значение неоднородности барического поля и циркуляция атмосферы для географической оболочки важны не сами по себе барические максимумы и минимумы, тем более, что амплитуда их всего 145 мб (около 14% от нормального давления), а направление тех вертикальных токов воздуха, которые их создают.
Размер атмосферного давления показывает направление вертикальных движений воздуха — восходящих или нисходящих, а они или создают условия для конденсации влаги и выпадения осадков, или исключают эти процессы. Между влажностью воздуха и его динамикой существуют два основных типа связи: циклональный с восходящими токами и антициклональный с нисходящими.
В восходящих токах воздух адиабатически охлаждается, относительная влажность его повышается, водяной пар конденсируется, образуются облака и выпадают осадки. Следовательно, барическим минимумам свойственны влажная погода и климат. Конденсация идет постепенно и на всех высотах: внизу воздух перенасыщен водяным паром, конденсируются первые его порции. При этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая вызывает дальнейший подъем воздуха, его охлаждение и конденсацию новых порций влаги. Вновь выделяется скрытая теплота и т. д. Одновременно идут четыре взаимно связанных процесса: подъем воздуха, его охлаждение, конденсация пара и выделение скрытой теплоты парообразования. Первопричиной их является солнечное тепло, затраченное на испарение воды.
В нисходящих воздушных массах происходит адиабатическое нагревание и понижение влажности воздуха; облака и осадки образоваться не могут. Следовательно, барическим максимумам, или антициклонам, свойственна безоблачная, ясная и сухая погода н сухой климат. С поверхности океанов в областях высокого давления происходит значительное испарение, интенсивности которого благоприятствует безоблачное небо. Влага отсюда уносится в другие места, поскольку опустившийся воздух неизбежно должен перемещаться в стороны. Мы уже видели, что из тропических максимумов он в виде пассата идет к экватору.
Процессы усвоения атмосферой солнечного тепла, динамики воздушных масс и влагооборота взаимно связаны и обусловлены.
Циркуляция атмосферы и неоднородность барического поля вызывается двумя неравнозначными причинами. Первая, и основная, состоит в неоднородности термического поля Земли, в тепловом различии экваториальных И полярных широт. По образному выражению В. В. Шулейкина, на экваторе находится нагреватель, а на полюсах холодильники. Они создают тепловую машину первого рода, вызывающую горизонтальный межширотный обмен воздуха.
По термической причине на невращающейся планете установилась бы довольно простая циркуляция воздуха. На экваторе нагретый воздух поднимается, восходящие токи у земной поверхности формируют пояс низкого давления, называемый экваториальным барическим минимумом. В верхней тропосфере изобарические поверхности поднимаются и воздух оттекает в стороны полюсов. В полярных широтах холодный воздух опускается, у земной поверхности образуются области повышенного давления и воздух возвращается к экватору. Справедливость такого рассуждения подтверждают карты барической топографии.
Наше допущение невращающейся планеты имеет тот смысл, что показывает, как термическая разница между широтами вызывает перенос воздушных масс вдоль меридианов или, как принято говорить в климатологии, меридиональную слагающую атмосферной циркуляции.
Таким образом, сущность тепловой машины, вызывающей циркуляцию атмосферы, заключается в том, что часть энергии солнечной радиации превращается в энергию атмосферных движений. Она пропорциональна разности температур между экватором и полюсами.
Вторая причина циркуляции атмосферы — динамическая; она заключается во вращении планеты. Циркуляция воздуха непосредственно между экваториальными и полярными широтами, невозможна, поскольку вся сфера, в которой движется воздух, вращается. Горизонтальные потоки воздуха и в верхней тропосфере, и у земной поверхности под действием вращения Земли непременно отклоняются вправо в северном и влево в южном полушариях. Так возникает зональная слагающая циркуляции атмосферы, направленная с запада на восток и формирующая западно-восточный перенос воздушных масс, называемой сокращенно западным переносом. На вращающейся планете он выступает в качестве основного вида циркуляции тропосферы.
