在地球 上，由於不同地方受热况不一样，使空气温度有差别，较热的空气膨胀，空气密度及气压减低，而周围的较凉空气密度较高，气压亦较高。两个地方之间存在的气压差异，称为气压梯度。气压差异产生的推动力使空气流动，。气压梯度越大，所产生的推动力越强，风速便越大。

 

    一般来说，风是从高气压吹向低气压。但事实上，决定风向的因素除了气压外，还有地球 的转动和地面的磨擦力。由於地球 自转的影响，对於在北半球的观察者来说，一团移动的空气会向右偏。为什么会有这现象呢?

 

    在北半球，地球 表面的空气会跟随地球 自西向东转动。如图一所示，假设有一团空气由A移往B。由於地球 的自转，A会移到A' 的位置，而该团空气就移到C的位置，不是B' 的位置。原因是空气向东移的速度比面B点向东移的速度为快。所以对於在A' 点的观察者来说，该团移动的空气会向右偏。

 

图一  地转偏向效应 (此图不按比例)

 

    地球 转动引致移动的空气偏移的现象，称为地转偏向效应。在气象 学上，一般假设有一「地转偏向力」﹙或称科里奥利力，Coriolis force﹚作用於移动的空气，使在北半球移动的空气向右偏移(在南半球移动的空气则向左偏移)。地转偏向力的方向与空气移动的方向垂直。在纬度较高的地区，地转偏向力较大；越近赤道，地转偏向力则越小。

 

    现在我们可以解释在天气图上，等压线和风向的关系。假设在北半球，有一团空气受气压梯度力的作用，开始从高压移向低压﹙图二﹚。与此同时，地转偏向力亦使该团空气向右偏移，直至气压梯度力和地转偏向力相等时，该团空气便平行於等压线的方向移动。这情况下，该团空气移动所形成的风称为「地转风」﹙geostrophic wind﹚。从图二，我们可以得到一个风向和高低气压关系的规律: 在北半球，如果背风而立，那么低气压便在我们左边，高气压在我们右边。

 

图二  地转风形成示意图

 

 

    地转风是一种理想的情况。实际上，我们还须考虑空气与地面之间磨擦力的影响。当气压梯度力、地转偏向力和磨擦力三者平衡时，风向就必须稍为由高压指向低压，如图三所示。

 

图三  地转偏向力和磨擦力的矢量总和(虚线者)与气压梯度力平衡时的状态

 

 

    空气与海洋之间的磨擦力较与陆地之间的为小，所以在海洋上，地转风是实际风向的较佳近似。