天氣表示大氣在某個特定時間和空間的狀態[1]，能夠反映大氣的冷熱、乾濕、平靜程度，雲量等。[2]絕大多數天氣現象發生在平流層之下的對流層。[3][4]天氣具有5個要素：氣溫、降水、風（包括風向和風速）、濕度和氣壓，其中最重要的是溫度和降水。天氣通常是描述每日的各要素情況，而氣候是指一段長時間內的平均大氣狀況，基本均以儀器測量的數值和基於數值的分類方式（如高溫、小雨、風級等）來描述。[5]如果沒有特別指明，「天氣」一般指的是地球上的天氣。
基本原理
天氣現象主要源於不同地方的溫度差異。從大的尺度來看，接近赤道的地區單位面積接收到的太陽能總的來說比其他地區大。從較小的尺度來看，不同的下邊界（如地面和海洋）由於不同的物理性質，吸收太陽能的效率也不同。
溫度差異會導致氣壓差異。若某個表面的溫度較高，表面上的空氣就會被加熱並膨脹上升，表面處的氣壓就會降低，周圍的空氣會來補充，於是空氣運動產生風。另外科里奧利力會影響氣流的運動方向。許多複雜的天氣現象都源於這樣一個簡單的系統，好比海陸風。
天氣密度（溫度和濕度）是由一個地方和另一個之間的差異。這些差異可能是由於從熱帶太陽的角度在任何特定地點，由不同緯度。極地和熱帶空氣之間的強烈的溫度反差引起的噴流。在天氣系統中緯度地區，如溫帶氣旋，造成噴流的不穩定性。由於地球的軸是相對於它的軌道平面傾斜，陽光是在一年中不同時期的不同角度的事件。在地球表面的溫度範圍40°C（100°F至-40°F）的一次。幾千年來，地球軌道上的變化影響地球接收的太陽能量和分佈，並影響長期氣候和全球氣候變化。
表面溫度反過來的差異造成的壓力差。天氣預報是科學和應用技術，預測國家未來某個時間和位置的大氣。天氣是一個混沌系統，系統內部分微小的變化，可以影響整體。貫穿人類歷史，人類有時試圖控制天氣，有證據表明，人類活動（如農業和工業）在不經意間改變天氣模式。
研究其他行星上的天氣有助於了解地球上的天氣。太陽系著名的地標－木星的大紅斑，是一種反氣旋風暴，已知有至少有300年的歷史。然而，天氣並不限於行星。廣義的天氣可以包含整個星系空間中氣體（氣態及離子態的元素）的變化，恆星的日冕不斷的噴發，在整個太陽系創造一個本質上非常稀薄的氣層。可以說，太陽風這種太陽大規模噴出的運動，也是一種太陽系內的天氣。
氣象數據
氣象學是研究大氣運動的科學。下面是天氣的主要數據和現象：
天氣和氣候
天氣是指一個地區短時間局部的，臨時的大氣現象。
氣候是指一個地區長時間（比如30年）的大氣平均物理狀態。
預報
天氣預報將科技應用於預測大氣在未來時刻的指定地點的狀態。百萬年以前人類就一直試圖預測天氣，直到19世紀才開始有了正式的天氣預報。[6][7]天氣預報需要收集當前大氣狀態的定量數據，然後運用我們對大氣過程的科學理解來預測大氣將如何變化。[8]
開始是完全依靠人力來根據氣壓變化、當前天氣狀況以及天空情況做預報，[9][10]現在則使用預報模式預測未來的天氣。人力仍然被需要用來挑選最可能優秀的預報模式來做預報，需要考慮模式識別技巧、遙相關、模式效能以及模式偏差。大氣的混沌本質、求解描述大氣的方程組所需的大量的計算資源、在測量初始情況時所帶來的誤差、以及對大氣過程的仍不完整的理解，種種這些因素使得預報的越早以及預報的時間（預報範圍）越長則預報結果越差。集合預報的使用可以幫助我們減小誤差和挑選出最可能的結果。[11][12][13]
天氣預報有各種各樣的終端用戶。天氣警報被用於保護生命和財產，是重要的預報。[14][15]基於氣溫和降水的預報對農業很重要，[16][17][18][19]因而也受到股票和期貨市場裏那些大宗商品交易者的重視。公共事業公司也依靠氣溫預報來估計未來的需求。[20][21][22]每日裏，人們參考天氣預報來決定日常的穿戴。因為戶外活動會被大雨、雪以及寒風所嚴重影響，人們依靠預報來計劃活動和為壞天氣做些預先準備。
地球上的極端天氣
地球上，氣溫的年平均值在±40°C（從100°F至−40°F）的範圍內。整個星球的緯度和氣候的大跨度變化範圍使得有些地方的極端氣溫可能會超出這個範圍。地球上有記錄的最低氣溫是−89.2 °C（−128.6 °F），發生在1983年7月21日南極的沃斯托克站。有史以來的最高氣溫是57.8 °C（136.0 °F），發生在1922年9月13日阿齊濟耶省[23]，不過這一紀錄被人質疑。最高的年平均氣溫是34.4 °C（93.9 °F），發生在埃塞俄比亞的達洛爾。[24]最低的年平均氣溫是−55.1 °C（−67.2 °F），發生在南極的沃斯托克站。[25]在人類定居區的最低年平均氣溫發生在加拿大境內努納武特地區的尤里卡，達到−19.7 °C（−3.5 °F）。[26]
太空天氣
天氣不僅僅發生在行星上。和所有恆星一樣，太陽的日冕持續的損耗在太空中，並在整個太陽系產生了一個非常稀薄的大氣。太陽噴射出的物質的移動被稱為太陽風。太陽表面的大型活動（例如日冕物質拋射）以及太陽風的發生反覆無常，使得產生了一個特性與常規天氣系統（例如氣壓和風）相似的系統，常常被稱為太空天氣。太陽系中日冕物質拋射的範圍已經被觀察到可以遠至土星。[27]太空天氣也可能會影響到行星大氣，有時還會到星球表面。太陽風和地球大氣的相互作用可以產生壯觀的極光，[28]也可能對電敏感系統（如輸電系統和無線電信號）產生重大損害。[29]
參考文獻
外部連結
參見
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