航海家們利用的這種低緯度東風(fēng)，在南北半球都有，北半球以東北風(fēng)為主，南半球以東南風(fēng)為主，年年如此，挺講信用的，因此被人們稱之為信風(fēng)。當(dāng)時(shí)的一些商人掌握了這個(gè)規(guī)律，基本都依靠信風(fēng)的吹送，來(lái)往于海洋上進(jìn)行貿(mào)易經(jīng)商活動(dòng)，因而這種風(fēng)又被商人們叫做貿(mào)易風(fēng)。

對(duì)信風(fēng)的利用

鄭和七下西洋以及地理大發(fā)現(xiàn)中的無(wú)數(shù)次海上遠(yuǎn)航，所使用的都是帆船，靠的是風(fēng)力吹送。人們很早就發(fā)現(xiàn)了，地球上有些地帶刮風(fēng)的風(fēng)向幾乎是全年恒定不變的，稱為定向風(fēng)。哥倫布是第一個(gè)全面了解并充分利用了大西洋有規(guī)律風(fēng)系的航海家。他在發(fā)現(xiàn)新大陸前，就已經(jīng)有過(guò)好幾次航海經(jīng)驗(yàn)，他知道低緯度地區(qū)老是刮東風(fēng)，中緯度地區(qū)則經(jīng)常刮西風(fēng)。所以哥倫布尋找新大陸的第一次航行，是沿著加那利群島的緯度（約北緯28°）巧妙地借助東風(fēng)向西駛?cè)?。但在返回西班牙時(shí)，他精明地先向北行駛到亞速爾群島的緯度（約北緯39°），然后才張滿風(fēng)帆，乘著浩蕩西風(fēng)返回歐洲的。

自從發(fā)現(xiàn)了新大陸以后，西歐的商人們便紛紛組織大批船隊(duì)裝運(yùn)馬匹運(yùn)往美洲，因?yàn)樵谀莾涸瓉?lái)沒有馬，運(yùn)輸和農(nóng)耕都很不方便。然而奇怪的是，當(dāng)船隊(duì)沿著北緯30°附近的大西洋航行時(shí)，常常遇到海面上死一般的寂靜，沒有風(fēng)，悶熱異常，帆船便只好無(wú)可奈何地在原地打轉(zhuǎn)，乖乖等候順風(fēng)的到來(lái)，而有時(shí)一等就是10天半月。時(shí)間長(zhǎng)了，馬匹因缺少淡水、飼料紛紛病倒、死亡，水手們一時(shí)吃不掉那么多馬肉，最后不得不將死馬成批拋進(jìn)大海。當(dāng)時(shí)人們恐懼地把這一無(wú)風(fēng)地帶叫做“馬的死亡線”，又稱“馬緯度”。此外，赤道帶也是個(gè)無(wú)風(fēng)帶。

▲哥倫布登陸

但是如果船隊(duì)跨過(guò)了馬緯度，進(jìn)入中緯度海域航行，在南北緯度40°～50°附近，馬上又會(huì)遇到與低緯度方向相反的西風(fēng)。特別在南半球，這一緯度帶沒有大的陸地，海域非常遼闊，西風(fēng)更為猛烈而且穩(wěn)定，常常在海上掀起狂濤巨瀾。1488年，葡萄牙航海家迪亞斯指揮兩艘小船，駛往非洲大陸最南端，當(dāng)船只來(lái)到南緯40°附近時(shí)，一場(chǎng)巨大的風(fēng)暴將這兩葉小舟在大海上吹蕩了整整16天，值得慶幸的是最終他們被吹送到一個(gè)岬角上。心有余悸的迪亞斯還將這個(gè)岬角命名為風(fēng)暴角（后葡萄牙國(guó)王認(rèn)為這個(gè)岬角的發(fā)現(xiàn)，使通往富庶東方的航路有了打通的希望，改名好望角）。南半球的西風(fēng)帶也因此而被人形象地稱為“咆哮西風(fēng)帶”了。

隨著航海事業(yè)的發(fā)展，人們更加急于了解，地球上為什么會(huì)有南北對(duì)稱分布的定向風(fēng)帶及無(wú)風(fēng)帶，定向風(fēng)為什么能這樣信守自己的方向，又是什么力量掌握著定向風(fēng)的方向呢？

對(duì)信風(fēng)的研究

首先對(duì)信風(fēng)進(jìn)行深入研究的是英國(guó)天文學(xué)家哈雷，他因計(jì)算出一顆著名彗星的回歸周期（76年）而享譽(yù)全球，這顆彗星后來(lái)就以他的大名命名。有人說(shuō)他的偉大天才在于能將復(fù)雜的資料整理出某種頭緒來(lái)。他對(duì)地學(xué)也曾有過(guò)許多貢獻(xiàn)，他首創(chuàng)用圖表法來(lái)說(shuō)明地球自然現(xiàn)象的地理分布。1698～1700年他參加了為純科學(xué)目標(biāo)的第一次遠(yuǎn)航，并制成了世界上第一幅地磁變率圖。1686年他在一本叫做《哲學(xué)學(xué)報(bào)》的雜志上發(fā)表他的信風(fēng)理論，綜述了三大洋盛行的風(fēng)，并附了一張風(fēng)圖。文中正確地描述和刻劃了熱帶風(fēng)的基本特征——赤道無(wú)風(fēng)，赤道以北盛行東北信風(fēng)，以南則為東南信風(fēng)。他認(rèn)為信風(fēng)的形成與太陽(yáng)供給赤道較多的熱有關(guān)。1688年，他又根據(jù)收集來(lái)的海洋上測(cè)風(fēng)資料，繪出了北緯30°～南緯30°的世界上第一幅信風(fēng)分布圖。這種全球信風(fēng)分布圖，由于來(lái)自于實(shí)踐，有觀測(cè)資料作為基礎(chǔ)，因此在航海中起了很大作用。當(dāng)時(shí)人們都參照信風(fēng)圖來(lái)科學(xué)地安排航行，把從英倫三島到澳大利亞之間的航期，由250多天縮短到150天左右。這件事激起了人們進(jìn)一步研究貿(mào)易風(fēng)的興趣，積極收集資料，并作理論的探討。

哈得萊環(huán)流

1735年，另一位英國(guó)天文學(xué)家哈得萊發(fā)表了《關(guān)于信風(fēng)之起因》一文，正確地解釋了信風(fēng)現(xiàn)象，從而創(chuàng)立了經(jīng)圈環(huán)流的理論，并修正了哈雷關(guān)于西風(fēng)是因太陽(yáng)向西運(yùn)行所造成的錯(cuò)誤說(shuō)法，而首次考慮由于地球自轉(zhuǎn)對(duì)大氣環(huán)流的影響。哈得萊認(rèn)為，赤道地區(qū)接受的太陽(yáng)熱量要比極地多得多，因而赤道地區(qū)的空氣受熱變輕產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，極地的空氣受冷變重產(chǎn)生下沉運(yùn)動(dòng)。這樣高空空氣就由赤道向極地補(bǔ)充，低層空氣則由極地流向赤道，從而形成一個(gè)沿經(jīng)線方向運(yùn)動(dòng)的閉合的大環(huán)流圈。由于地球自轉(zhuǎn)的影響，水平運(yùn)動(dòng)的物體都會(huì)發(fā)生偏向，在北半球向右偏，在南半球就向左偏。因此低層由極地流向赤道的氣流就分別偏折成北半球的東北信風(fēng)和南半球的東南信風(fēng)；而高空由赤道流向極地的氣流也都受到偏折，而形成高空的西風(fēng)帶，因下沉作用，又形成中緯度的地面西風(fēng)帶。他的這種環(huán)流理論，今天看來(lái)雖然相當(dāng)粗糙，但在當(dāng)時(shí)這個(gè)理論卻成為日后氣象學(xué)家研究大氣環(huán)流的重要基礎(chǔ)之一。為了紀(jì)念他的功績(jī)，至今人們還把低緯度的經(jīng)圈環(huán)流稱為哈得萊環(huán)流。

科里奧利力

哈得萊考慮到了地球自轉(zhuǎn)的因素，但當(dāng)時(shí)他還沒有發(fā)現(xiàn)造成物體偏向的力，這個(gè)力是由法國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家科里奧利提出的。科里奧利小時(shí)候很喜歡郊游，經(jīng)常跟著老師到野外觀察。他發(fā)現(xiàn)北半球的大河，在兩岸地質(zhì)條件相似的情況下，總是右岸比左岸沖刷得厲害；這種奇怪現(xiàn)象在他幼小的心靈里便留下了難以忘卻的疑問(wèn)。他長(zhǎng)大后經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，證明這是由于地球的自轉(zhuǎn)，在地球表面產(chǎn)生了一種能使運(yùn)動(dòng)物體的方向發(fā)生偏斜的力，并把它叫做地球自轉(zhuǎn)偏向力。后來(lái)人們?yōu)榱思o(jì)念這種力的發(fā)現(xiàn)者，也把它叫做科里奧利力，簡(jiǎn)稱科氏力。

曾經(jīng)當(dāng)過(guò)中學(xué)教師的美國(guó)人威廉·費(fèi)雷爾，于1856年第一次把科氏力正確應(yīng)用于解釋大氣環(huán)流，他用數(shù)學(xué)方法證明風(fēng)受地球自轉(zhuǎn)影響而偏向。他指出，正是由于科氏力的作用，才使北半球低緯度地面的盛行風(fēng)向由北風(fēng)右偏為東北風(fēng)，南半球則由南風(fēng)左偏為東南風(fēng)。費(fèi)雷爾還首次提出中緯度地區(qū)也存在一個(gè)經(jīng)向環(huán)流圈，這里的近地面風(fēng)向，原來(lái)是從低緯向高緯流動(dòng)的，但由于科氏力的作用，北半球的南風(fēng)偏轉(zhuǎn)成西南風(fēng)，南半球的北風(fēng)偏轉(zhuǎn)成西北風(fēng)，從而形成了中緯度地區(qū)的盛行西風(fēng)帶。由于這一環(huán)流圈的流向與哈得萊環(huán)流相反，所以人們稱之為逆環(huán)流，同時(shí)也叫做費(fèi)雷爾環(huán)流。

后來(lái)人們又知道，高緯度也有一個(gè)經(jīng)向環(huán)流圈，稱作極地環(huán)流，在近地面所形成的風(fēng)帶叫極地東風(fēng)帶。這樣，在每個(gè)半球上就有三個(gè)風(fēng)帶。每?jī)蓚€(gè)風(fēng)帶之間是一個(gè)低氣壓帶或高氣壓帶。如北緯30°附近就是副熱帶高氣壓帶，盛行下沉氣流，風(fēng)力微弱，也便是過(guò)去曾聞之色變的“馬緯度”。