השמש מחממת את כדור הארץ. באזור קו המשווה היא פוגעת בקרקע בזווית ישרה כל ימות השנה, כך ששם נבלעת בקרקע הכמות הגבוהה ביותר של קרינת שמש. כתוצאה מכך קו המשווה הוא האזור החם ביותר על פני כדור הארץ. הקוטב, לעומת זאת, חשוך בחורף ובכלל לא מגיעה אליו קרינת שמש. בשאר עונות השנה השמש פוגעת בקרקע הקוטב בזווית חדה, ולכן קרינת השמש מתפזרת על פני שטח גדול יותר ועוצמתה ליחידת שטח פחותה בהשוואה לאזורים קרובים יותר לקו המשווה. לפיכך, הקטבים הם האזורים הקרים ביותר בעולם.

אם המצב המתואר היה יציב, היינו מצפים להבדל משמעותי בטמפרטורה בין קו המשווה והקטבים. בפועל, המציאות מורכבת יותר. האוויר הקר מהקטבים מתערבב עם האוויר החם מקו המשווה ולכן הפרש הטמפרטורה בין שני האזורים פוחת. לערבוב הזה אחראים הרוח וזרמי האוקיינוסים. בכתבה הזו נתמקד בתיאור הרוח העולמית, על פי מודל שלושת התאים שהציע המטאורולוג האמריקאי ויליאם פרל כבר באמצע המאה ה-19. המודל אמנם אינו מדויק, אך עוזר מאוד בהבנת מערכת הרוחות העולמית.

מודל שלושת התאים
המודל מניח שפני כדור הארץ מכוסים במים בגובה אחיד (הנחה שמתאימה יותר לחצי הכדור הדרומי, המכוסה ברובו באוקיינוסים) ושהרוח בכל אחד מחצאי כדור הארץ (עד לגובה של עשרה קילומטר) מורכבת משלושה תאים. תא הוא מערכת שבה האוויר מתערבל – למשל חדר סגור שבו פועל תנור והחלון שלו קר. האוויר החם עולה מהתנור למעלה והאוויר הקר מהחלון זורם כלפי מטה, וכך הפרשי הטמפרטורה יוצרים מעגל נע של אוויר.

אותו דבר קורה גם בקנה מידה גדול יותר. באזור קו המשווה האוויר מתחמם מעל הקרקע, נהיה קל ועולה למעלה. סמוך לפני הקרקע, עד לגובה של קילומטרים ספורים, נוצר מחסור באוויר ולכן הלחץ פוחת. בקטבים, לעומת זאת, האוויר קר ולכן נוטה לשקוע והצטופפות האוויר סמוך לפני הקרקע יוצרת שם לחץ גבוה. אם כדור הארץ היה נייח, היינו מצפים שהאוויר ינוע בקו ישר מאזור לחץ גבוה לאזור לחץ נמוך ויתקבל תא יחיד בין קו המשווה והקוטב בכל אחד מחצאי הכדור, שבו יתערבב האוויר החם מקו המשווה עם האוויר הקר המגיע מהקוטב.

אבל הרי הבטחנו שלושה תאים. כוח קוריוליס, שנוצר בעקבות סיבוב כדור הארץ, גורם לאוויר לנוע בתנועה סיבובית. במרחקים גדולים של מאות קילומטרים, הרוח אינה נושבת בקו ישר מאזור הלחץ הגבוה לאזור הלחץ הנמוך, אלא מתעקלת. בחצי הכדור הצפוני העיקול נוטה ימינה ובחצי הכדור הדרומי שמאלה.
כוח קוריוליס גורם ליצירת שלושה תאים בכל אחד מחצאי הכדור: תא הדלי, תא הקוטב ותא פרל.

תא הדלי נמצא בין קו המשווה לקו הרוחב °30. בחצי הכדור הצפוני, הרוח בתא היא צפון-מזרחית ובחצי הדרומי היא דרום-מזרחית (הרוח נקראת לפי הכיוון שממנו היא באה). הרוח בתא נוצרת בהשפעת האוויר החם העולה מאזור קו המשווה, מתקרר במהלך תנועתו, בעיקר בגלל איבוד קרינה, ושוקע לבסוף בקצה התא. סמוך לקו המשווה האוויר הלח והחם עולה ויוצר עננות, והרוח סמוך לפני הקרקע מזרחית. באזור קו הרוחב °30 (הרמות הסובטרופיות) האוויר יורד והזרימה מתבדרת – חלק מהאוויר חוזר לעבר קו המשווה וחלק אחר פונה צפונה לעבר הקוטב. באזור ההתבדרות, הרוח קרוב לפני הקרקע חלשה.

בעבר, ספינות מפרש שנתקעו באזורים האלה לא יכלו להתקדם והאזורים האלה נקראו "רחבי הסוסים", כלומר קווי הרוחב של הסוסים. האגדה מספרת שבמצבי חירום קברניטי הספינות שהובילו סוסים מאירופה למושבות נאלצו להשליך את הסוסים כשנתקעו באזורים האלה, כדי להשאיר לעצמם מספיק מי שתייה עד סוף המסע המתארך. הרוחות הצפון-מזרחיות בתא הדלי הצפוני או הדרום-מזרחיות בתא הדרומי הסיעו ספינות מפרש מאירופה או אפריקה לאמריקה וכונו "רוחות הסחר".

תא הקוטב נמצא בין הקוטב לקו הרוחב °60. בתא הזה הרוח בחצי הכדור הצפוני היא צפון-מזרחית ובתא הדרומי היא דרום-מזרחית. התא נוצר כתוצאה מירידת האוויר הקר בקוטב ועלייתו מאזור קו הרוחב °60.

תא פרל נמצא בתווך בין שני התאים האחרים. הרוח בו היא דרום-מערבית בחצי הצפוני וצפון-מערבית בחצי הדרומי. בתא הזה מתערבב האוויר החם המגיע מכיוון קו המשווה בקצה תא הדלי, סמוך לקו הרוחב °30 עם האוויר הקר המגיע מכיוון תא הקוטב באזור קו הרוחב °60. בניגוד לשני התאים הקודמים, הסיבה לערבול האוויר בתא פרל אינה הטמפרטורה אלא התנגשות של גושי אוויר קר וחם המגיעים מכיוונים שונים. בעבר ניצלו ספינות המפרש את הרוחות הדרום-מערביות בתא הצפוני כדי לחזור מאמריקה הצפונית לאירופה, והרוחות הצפון-מערביות בתא הדרומי סייעו במסעות מאירופה לאסיה.


המחשה תלת-ממדית של מהלך הרוח בשלושת התאים סמוך לפני כדור הארץ וברום | איור: ויקיפדיה

במציאות, כיווני הרוח מורכבים יותר ומתעוותים כתוצאה מהמבנה הלא אחיד של היבשות. בנוסף, התאים זזים בהתאם לנטיית כדור הארץ ביחס לשמש בעונות השנה השונות. האיורים הבאים שנלקחו מהמינהל הלאומי האמריקאי לימים ואטמוספרה (NOAA) מציגים את הרוח הממוצעת (מנתוני 59 שנים) בחודש ינואר ובחודש יולי סמוך לפני הקרקע. החצים השחורים מציינים את כיוון הרוח, הצבעים מציינים את עוצמת הרוח במטר לשנייה.



תמונות: מאתר NOAA

הזרימה המזרחית באזור קו המשווה אינה נעה בקו ישר בקרבת היבשות ומעליהן. באזור האוקינוס השקט והאטלנטי אפשר לראות את התכנסות הרוחות באזור קו המשווה בינואר וביולי: הרוח צפון-מזרחית מצפון לקו המשווה ודרום-מזרחית מדרום לו. באוקינוס ההודי ההתכנסות היא סמוך לקו הגדי (23° דרום) בינואר וסמוך לקו הסרטן (23° צפון) באזור הודו, ערב הסעודית ואפריקה ביולי (קשה להבחין במפה). הרוחות המערביות בתא פרל בולטות בחצי הכדור הדרומי בשני החודשים. המודל צופה רוח דרום-מזרחית בקוטב הדרומי וצפון מזרחית בקוטב הצפוני, אך באיורים קשה להבחין ברוחות כאלה. למרות זאת, יפה לראות שמודל יחסית פשוט יכול להסביר כל כך הרבה מאפיינים של תמונת הרוחות העולמית.

ד"ר סיגלית ברקוביץ'
בוגרת פוסט דוקטורט במכון ויצמן למדע


הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

3 תגובות

  • בני צ'מקה

    מה קורה כאשר תא הדלי מתרחב

    מה קורה כאשר תא הדלי מתרחב צפונה או דרומה? האם תא פרל מצטמצם או שהתא הקוטבי מצטמצם וכיצד זה משפיה על תופעת המידבור?

  • איתן

    המשך

    המשך
    מקרה ראשון:
    נניח שאני עומד בקו המשווה (0) עם הפנים צפונה ומזרים אוויר מצינור לחץ אוויר בדיוק לכיוון נקודה A שנמצאת על קו ישר ביני לבין הקוטב הצפוני. גם בלי להבין לאשורו את כוח קוריוליס, בזמן שהרוח יוצאת מהצינור לכוון נקודה A, עקב כך שכדור הארץ מסתובב ימינה (מזרחה), סילון האוויר יפגע שמאלה מנקודה A (מערבית מהנקודה). האם נכון? מקרה שני:
    אני עומד על קו רוחב 30 פנים צפונה, ושולח סילון אוויר לנקודה B שנמצאת ביני לבין הקוטב הצפוני, סילון האוויר מתעקל ופוגע מימין לנקודה B (מזרחית מהנקודה) ולא כפי שקורה במקרה הראשון. מדוע? הרי הכדור עדיין מסתובב מזרחה.
    מדוע במקרה הראשון הרוח מתעקלת מערבה, ובמקרה השני היא מתעקלת מזרחה?
    תודה
    איתן

  • איתן

    בלי הנחות מוקדמות

    שלום. לצערי, איני מצליח למצוא הסבר שיהיה ברור מספיק ובלי הנחות מקדימות.
    למשל (ציטוט):
    "אבל הרי הבטחנו שלושה תאים. כוח קוריוליס, שנוצר בעקבות סיבוב כדור הארץ, גורם לאוויר לנוע בתנועה סיבובית. במרחקים גדולים של מאות קילומטרים, הרוח אינה נושבת בקו ישר מאזור הלחץ הגבוה לאזור הלחץ הנמוך, אלא מתעקלת. בחצי הכדור הצפוני העיקול נוטה ימינה ובחצי הכדור הדרומי שמאלה (מדוע דווקא שמאלה וימינה?).
    כוח קוריוליס גורם ליצירת שלושה תאים בכל אחד מחצאי הכדור: תא הדלי, תא הקוטב ותא פרל.(מה מקור השמות?) ולקטע נוסף:
    תא הדלי נמצא בין קו המשווה לקו הרוחב °30. בחצי הכדור הצפוני, הרוח בתא היא צפון-מזרחית ובחצי הדרומי היא דרום-מזרחית { מדוע הרוחות הן כאלה??} (הרוח נקראת לפי הכיוון שממנו היא באה). הרוח בתא נוצרת בהשפעת האוויר החם העולה מאזור קו המשווה, מתקרר במהלך תנועתו, בעיקר בגלל איבוד קרינה, ושוקע לבסוף בקצה התא. סמוך לקו המשווה האוויר הלח והחם עולה ויוצר עננות, והרוח סמוך לפני הקרקע מזרחית { למה מזרחית דווקא??} . באזור קו הרוחב °30 (הרמות הסובטרופיות) האוויר יורד והזרימה מתבדרת – חלק מהאוויר חוזר לעבר קו המשווה וחלק אחר פונה צפונה לעבר הקוטב. באזור ההתבדרות, הרוח קרוב לפני הקרקע חלשה.
    ולקטע הבא:
    "תא הקוטב נמצא בין הקוטב לקו הרוחב °60. בתא הזה הרוח בחצי הכדור הצפוני היא צפון-מזרחית ובתא הדרומי היא דרום-מזרחית {מדוע מזרחית??} . התא נוצר כתוצאה מירידת האוויר הקר בקוטב ועלייתו מאזור קו הרוחב °60 {מדוע הוא עולה בקו 60??} ."
    ולקטע הבא.
    "תא פרל נמצא בתווך בין שני התאים האחרים. הרוח בו היא דרום-מערבית בחצי הצפוני {אולי התכוונת צפון מערבית? בכל מקרה את לא מסבירה מדוע.} וצפון-מערבית בחצי הדרומי. בנוסף לכל ההנחות המוקדמות והלא מובנות, בהרבה אתרים כתוב שבאזור קו המשווה נושבת רוח מזרחית קלה. גם שם לא מוסבר מדוע.
    במודל התלת ממדי שהבאת, מוסבר שבחצי הצפוני למשל, בקווי 0-30 הרוחות הן צפון מזרחיות ובקווי 30-60 הרוחות הן דרום מערביות. למה זה הפוך? הרי שני האזורים הם בחצי הכדור הצפוני. אשמח לתשובה מפורטת ולהסבר מלא. קשה להבין באמת את המודל הזה. עוד יותר קשה, לנסות להסביר אותו לתלמידים.
    בברכה
    איתן עודד