Говоря о погоде и климате, имеют в виду, прежде всего, физические условия в нижних слоях тропосферы. Эти условия характеризуются температурой и влажностью воздуха, атмосферным давлением и силой ветра, видом и интенсивностью осадков и т.д. Климат - это общие свойства погоды, характерные для данного географического района.
Главным двигателем атмосферных процессов, определяющих погоду и климат, является солнечная энергия, достигающая поверхности Земли непосредственно или в рассеянном виде. То, как Земля воспринимает эту энергию, зависит от отражательной способности поверхности (то есть от доли отражённого света - альбедо) в данном пункте Земли и его окрестностях.
Часть энергии переносится в другие области ветром и морскими течениями. Особенности же движения воздушных и водных масс определяются:
1 - неравномерностью поступления солнечной энергии в области с разной географической широтой в разное время суток и года,
2 - вращением Земли, порождающим кориолисову силу, благодаря которой траектории движения воздушных и водных масс отклоняются вправо (если смотреть по ходу движения) в северном полушарии и влево - в южном,
3 - наличием водных бассейнов, аккумулирующих тепловую (внутренюю) энергию и сглаживающих колебания температуры, и
4 - рельефом поверхности суши и морского дна.
Первый фактор поясняется на рис.42.
При прочих равных условиях наибольшая температура устанавливается в пункте В, наименьшая - в пункте С. Здесь важен не только угол наклона лучей света к площадке, но важно и время пребывания последней на дневной стороне. Это время в пункте В, очевидно, больше, чем в пункте С. Кроме того, необходимо учитывать отражение солнечного света в космос, которое в полярных областях из-за снежного покрова обычно больше, чем в экваториальных.
Прежде, чем переходить ко второму фактору, следует пояснить понятие силы Кориолиса.
На рис.43 показаны русла трёх рек в северном полушарии Земли. В случаях А и В русла ориентированы вдоль географических меридианов, в случае С - по географической параллели; направления течения воды показаны стрелками. Сплошными отрезками без стрелок показаны новые положения русел через некоторое время. Наконец, пунктирными стрелками указаны направления течения при условии, что русло не повернулось бы. Легко сообразить, что во всех трёх случаях действие кориолисовой силы приведёт к большему подмыву правых берегов рек (если смотреть по течению).
Различие давлений (барический градиент) порождается различием температур в разных пунктах. Воздух имеет тенденцию перемещаться в области более низких давлений. Но как только возникает ветер, сразу же появляется сила Кориолиса (благодаря вращению Земли). Она отклоняет траекторию ветра вправо - до тех пор, пока сила из-за градиента давления и кориолисова сила не уравновесят друг друга. Ситуация поясняется на рис.44.
В результате, воздух втекает в область пониженного давления (“Н” - на рис.44), обходя её против часовой стрелки (в южном полушарии - по часовой стрелке). Так возникает циклонический тип движения воздуха. Воздушные массы, вытекающие из области повышенного давления, движутся по часовой стрелке (антициклоны).
Втекая в центр области низкого давления, воздух при этом совершает восходящее движение и, так как он имеет повышенную влажность, то на некоторой высоте (где температура понижена в сравнении с поверхностью) возникают облака, затем идут дожди или падает снег.
Итак, при систематической разности температур у полюсов и экватора появляется перенос тепла от экватора к полюсам путём движения воздушных масс (или/и морских течений). При этом благодаря кориолисовой силе, порождаемой вращением Земли, возникают циклонические и антициклонические системы ветров, пассаты и широтные зоны повышенного и пониженного давления. Эти явления происходят на фоне сезонных изменений, вызванных обращением Земли вокруг Солнца.