Rayleigh consideró también la reflexión de ondas, no en la superficie de separación de dos medios uniformes, donde la transición es abrupta, sino en los confines de dos medios entre los cuales la transición es gradual.
El primer estudio serio sobre la circulación de los vientos en la superficie terrestre fue instituido a principios del segundo cuarto de este siglo por H. W. Dové, William C. Redfield y
James P. Espy, al que siguieron las investigaciones de W. Reid, Piddington y Elias Loomis. Pero la comprensión más profunda de las maravillosas correlaciones que existen entre los variados movimientos de la atmósfera fue obtenida por William Ferrel (1817–1891).
Nació en el condado de Fulton, Pensilvania, y se crió en una granja. A pesar de encontrarse en un entorno desfavorable, una ardiente sed de conocimiento impulsó al muchacho a dominar una disciplina tras otra. Asistió al Marshall College, en Pensilvania, y se graduó en 1844 en el Bethany College. Mientras enseñaba en la escuela, comenzó a interesarse por la meteorología y el tema de las mareas.
En 1856 escribió un artículo sobre "los vientos y las corrientes del océano".
Al año siguiente comenzó a estar vinculado al Almanaque Náutico.
En 1858 le siguió un artículo matemático sobre "el movimiento de fluidos y sólidos en relación con la superficie de la tierra". El tema se amplió posteriormente para abarcar la teoría matemática de los ciclones, tornados, trombas marinas, etc.
En 1885 apareció su obra Recent Advances in Meteorology.
En opinión de un destacado meteorólogo europeo (Julius Hann de Viena), Ferrel ha "contribuido al avance de la física de la atmósfera más que cualquier otro físico o meteorólogo vivo".
Ferrel enseña que el aire fluye en grandes espirales hacia los polos, tanto en los estratos superiores de la atmósfera como en la superficie terrestre más allá del grado 30 de latitud; mientras que la corriente de retorno sopla en ángulos casi rectos respecto a las espirales anteriores, tanto en los estratos medios como en la superficie terrestre, en una zona comprendida entre los paralelos N y S.
La idea de tres corrientes superpuestas soplando en espiral fue propuesta por primera vez por James Thomson, pero se publicó en un resumen muy escueto.
Las opiniones de Ferrel han dado un fuerte impulso a la investigación teórica en América, Austria y Alemania.
- Varias objeciones planteadas contra su argumento han sido abandonadas, o han sido respondidas por W. M. Davis, de Harvard.
- El análisis matemático de F. Waldo, de Washington, y de otros, ha confirmado aún más la precisión de la teoría.
El transporte del polvo de Krakatoa y las observaciones realizadas en las nubes apuntan hacia la existencia de una corriente oriental superior en el ecuador, y Pernter ha deducido matemáticamente de la teoría de Ferrel la existencia de dicha corriente.