Ferrel a démontré que c’est la tendance de l’air chaud ascendant, lorsqu’il tourne sous l’effet de Coriolis, à attirer l’air des régions plus équatoriales et plus chaudes et à le transporter vers le pôle. C’est cette rotation qui crée les courbures complexes des systèmes frontaux séparant l’air arctique/antarctique plus froid vers le pôle de l’air tropical plus chaud vers l’équateur.

Ferrel a amélioré la théorie de Hadley en reconnaissant un mécanisme jusqu’alors négligé. Voici une citation de son premier article :

La quatrième et dernière force provient de la combinaison d’un mouvement relatif de l’atmosphère vers l’est ou vers l’ouest avec le mouvement rotatif de la terre. En conséquence de la rotation de l’atmosphère sur un axe commun avec celui de la terre, chaque particule est impressionnée par une force centrifuge qui, se résolvant en une force verticale et une force horizontale, cette dernière lui fait prendre une forme sphéroïdale conforme à la figure de la terre. Mais, si le mouvement de rotation d’une partie quelconque de l’atmosphère est supérieur à celui de la surface de la terre, ou, en d’autres termes, si une partie quelconque de l’atmosphère a un mouvement relatif oriental par rapport à la surface de la terre, cette force est augmentée, et si elle a un mouvement relatif occidental, elle est diminuée, et cette différence donne lieu à une force perturbatrice qui empêche l’atmosphère d’être dans un état d’équilibre, avec une figure conforme à celle de la surface terrestre, mais provoque une accumulation de l’atmosphère à certaines latitudes et une dépression à d’autres, et la différence de pression de l’atmosphère qui en résulte à ces latitudes influence très matériellement ses mouvements.

Le raisonnement erroné de Hadley s’était fait en termes de tendance à la conservation de l’élan linéaire, lorsque la masse d’air se déplace du nord au sud ou du sud au nord. Ferrel a reconnu qu’en météorologie et en océanographie, ce qu’il faut prendre en compte, c’est la tendance, d’une masse d’air en mouvement par rapport à la Terre, à conserver son moment angulaire par rapport à l’axe de la Terre.

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