Las primeras tentativas de explicación nacieron hace más de trescientos años, y hoy en día todavía no disponemos de un modelo que pueda responder en un cien por cien a las diferentes cuestiones que plantea el movimiento del aire a escala planetaria.

En 1686, Edmund Hadley propone un modelo de circulación basado en dos células convectivas provocadas por el diferente calentamiento del planeta. Considerando que el aire del ecuador se calienta más que el de los polos, debido a que la radiación solar cae más perpendicularmente al suelo, se produciría un despegue del aire al ecuador que sería compensado por un descenso del aire en los polos, la zona más fría del planeta. De esta manera se configuraría, en el hemisferio norte y en superficie, un viento del norte, que iría de una zona anticiclónica (el polo) a una zona depresionaria (el ecuador). Este modelo sería válido si la Tierra no girara y fuera perfectamente esférica, sin rugosidades superficiales.

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¿Qué cambios introduce la rotación de la Tierra?

Por una parte se producen inestabilidades hidrodinámicas que rompen la estructura de las dos células que propuso Hadley

Por otra parte, aparecen fuerzas no inerciales debidas al movimiento de giro de la Tierra.

La rotación de la Tierra rompe cada una de las estructuras celulares de Hadley en tres más pequeñas (que ocupan, aproximadamente, 30° cada una). Por qué tres?. Parece que este número está relacionado con el valor de la velocidad de rotación de la Tierra y con su radio.
Con el fin de conservar la continuidad del movimiento, se generaría un movimiento como el representado en la figura, con un anticiclón polar, una zona de bajas presiones a una latitud de 60°, una de altas presiones a 30°, y una zona depresionaria en el ecuador.

De acuerdo con este modelo, en nuestra zona (40°) le correspondería en superficie un viento del sur. De nuevo, todavía, este modelo no está completo. Falta considerar otros aspectos de la rotación de la Tierra.

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Debido a la rotación de la Tierra, aparece una fuerza (no inercial) sobre las masas de aire que se mueven, que hace que éstas tiendan a desviar su trayectoria hacia la derecha (en el hemisferio Norte). Ésta se llama fuerza de Coriolis. Resulta proporcional al producto vectorial de la velocidad de rotación de la Tierra y la velocidad de la masa de aire. Su magnitud, por lo tanto, depende de la latitud: es máxima en los polos y mínima (cero) en el ecuador

La fuerza de Coriolis desvía los vientos de cada célula hacia la derecha al hemisferio Norte y hacia la izquierda en el hemisferio Sur. En nuestra latitud, el viento dominante en superficie será pues, un viento de componente oeste (poniente).

La fuerza de Coriolis es también responsable del sentido de giro del aire en los anticiclones y en las depresiones, como veremos más adelante.En el ecuador dominan los vientos del Este (alisios), pero en esta zona la fuerza de Coriolis no es suficiente para explicar la desviación del aire: se tiene que hacer en términos de la conservación del momento angular. Este modelo fue descrito por Hadley el año 1735.

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El aire frío de los polos y el aire más templado de las zonas tropicales están separados por el llamado frente polar, situado a unos 60° de latitud. En altura (sobre unos 10 km) se observan unas fuertes corrientes de aire del oeste (en el hemisferio norte) producido por los fuertes gradientes de temperatura que existe en esta zona (pueden alcanzarse vientos de hasta 400 km/h). Este viento se llama jet polar o corriente de chorro (jet stream en inglés). Debido a inestabilidades hidrodinámicas acostumbra a estar fuertemente ondulado, como se puede ver en la imagen. El jet polar tiene una importancia muy relevante en la formación de depresiones y anticiclones en nuestras latitudes. La rotura del jet polar es también el responsable de la formación de las gotas frías. Esta corriente se puede apreciar en los mapas de altura, como ondulación de las líneas de corriente. Existe también un jet subtropical, en torno a los 30°, aunque es mucho menos activo y tiene menos importancia meteorológica

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