V rovníkovém pásmu je povrch planety nejvíce zahříván slunečním zářením. Teplý vzduch zde stoupá a nese velké množství vodní páry. Tím se vytváří trvalý pás nižšího tlaku vzduchu. Vzduchová hmota zbavená ve výšce vlhkosti směřuje od rovníku severním i jižním směrem. Pokud zůstaneme u severní polokoule, pak vzduch proudící ve výšce od rovníku k severu je stlačován, zvětšuje se jeho hustota, protože planeta se s rostoucí vzdáleností od rovníku zužuje. Vlivem otáčení Země se vzduchová hmota odchyluje napravo, takže pohyb vzduchu k severu se mezi 30 – 35 stupněm zeměpisné šířky zastaví a vzduch klesá k zemskému povrchu. V tomto pásmu se tedy vytváří anticyklona dynamického původu, která je velmi stabilní zejména nad oceány. Při zemském povrchu se vzduch roztéká z části na sever, zčásti k rovníku. Vlivem odchylující síly zemské rotace se vzduch směřující k jihu odklání napravo od tlakového gradientu, takže postupně vane jako severovýchodní, později východní pasát. V blízkosti rovníku se setkává pasát severní a jižní polokoule v pásu nazývaném intertropická zóna konvergence. Tento pás se během roku mírně posouvá k severu či k jihu od rovníku. Tímto je uzavřena první planetární cirkulační buňka, zvaná Hadleyova.
Část vzduchové hmoty tlakové výše v oblasti 35. rovnoběžky proudí při zemi k severu, působením zemské rotace je uchylována vpravo, až vytvoří pásmo jihozápadních, později západních větrů ve vyšších zeměpisných šířkách. Na severním okraji pásma, kolem 60. rovnoběžky se tato vzduchová hmota setkává se studeným vzduchem přicházejícím od pólu a zde se nepřetržitě generuje tzv. polární fronta. Konvergující (sbíhající se) vzduchové hmoty stoupají do výšky, část vzduchu se vrací k 35. – 30. rovnoběžce a uzavírá se druhá cirkulační buňka, zvaná Ferellova. Severně od polární fronty proudí vzduch ve výšce k pólu, v jeho blízkosti klesá a při zemi se vrací k jihu jako studený severní, později severovýchodní vítr. Tím se uzavírá třetí buňka, zvaná polární. Oblast polární má ovšem malou plochu, za polárním kruhem je pouze osm procent zemského povrchu severní polokoule, proto z ní vytéká vzduch určitými přednostními oblastmi. Nejznámější jsou výpadní brány Kanady, část severního Atlantiku, sibiřské roviny a část severní Evropy západně od Uralu.
Na jižní polokouli probíhá stejný proces. Pasáty ovšem vanou od jihovýchodu, vzduchová hmota mírných šířek vane od severozápadu.
Odchylující síla zemské rotace – Coriolisova síla.
Země se otočí kolem vlastní osy za 24 hodin. Na rovníku je tedy zemský povrch unášen rychlostí 1667 km za hodinu. Směrem k pólům se rotační rychlost snižuje, na pólech je nulová. Pokud byste se postavili po dobu 24 hodin na severní či jižní pól, pak se za ten jeden den pouze otočíte kolem své vlastní osy.
Představte si, že na rovníku odstartuje letadlo, které má doletět na severní pól a po startu nabere přímočarý kurz, ze kterého se vůbec neodchýlí. V tom případě letadlo zdaleka mine severní pól, a čím více se bude k cíli přibližovat, tím více se bude odchylovat k východu, tedy vpravo. Letadlo si totiž při svém letu udrží vysokou rotační rychlost, zatímco jednotlivé body směrem k stále vyšším zeměpisným šířkám mají rotační rychlost stále nižší.
Srozumitelnější bude další příklad:
Představte si, že stojíte těsně u středu kolotoče, který je v pohybu. V ruce budete mít míč, který namíříte přesně na někoho na sedačce v pohybu a míč hodíte. V tom případě dotyčného minete i o pár metrů. Abyste ho trefili, museli byste míč vyslat pár metrů před něho.
Tuto zákonitost neznali vojáci na sklonku první světové války. Tehdy se poprvé objevila dalekonosná děla s dostřelem mnoha desítek kilometrů. I když dělostřelci měli správné souřadnice, svůj cíl míjeli o stovky metrů. Tenkrát ještě neuměli započítat odchylující sílu zemské rotace. Francouzský matematik Gustav Gespard de Coriolis formuloval roku 1835 následující poučku:
Každý pohyb v prostředí, které se otáčí s nějakým tělesem, dostává doplňkové zrychlení, které působí vždy ve směru kolmém na pohyb.
Srozumitelnější ovšem bude upravená poučka:
Jakýkoliv objekt, který se pohybuje od rovníku směrem k pólům a není přímo spojen se zemským povrchem (tedy i molekula vody v mořském proudu), se bude pohybovat k východu daleko rychleji než původní cíl jeho pohybu. Stejně tak objekt pohybující se od pólů k rovníku se bude otáčet pomaleji než zemský povrch v blízkosti rovníku. Proto se při pohybu stočí směrem k západu, což je na severní polokouli opět doprava a na jižní doleva.
Ještě je dobré připomenout, že:
1. Země se otáčí od západu k východu.
2. Na severní polokouli vane vítr v tlakové výši po směru pohybu hodinových ručiček, na jižní polokouli proti směru pohybu hodinových ručiček.
3. Coriolisův jev nenastává na rovníku a naopak nejvýraznější je na pólech.
4. Řeky tekoucí na severní polokouli ze severu na jih vymílají více západní břeh, řeky tekoucí z jihu na sever pak břeh východní. V důsledku toho řeky v měkkém podloží vytvářejí meandry.
5. Proudění v zemském ovzduší je poměrně složité. Ke Coriolisově síle je totiž nutno připočíst srovnatelný vliv horizontálního gradientu (spád tlaku ve vodorovném směru), který směřuje vzduchové hmoty kolmo přes izobary do nižšího tlaku. Dále se připočítává odstředivá síla, ta už je poměrně málo významná a síla tření, projevující se zejména na zemském povrchu, ale i ve výšce při turbulentním promíchávání vzduchových hmot.
Obr.1 – Cirkulační buňky
Obr.2 – Odchylující síla zemské rotace