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地球自转 水流为何有快有慢?

2017-03-21 15:34  来源: 科普中国-科学原理一点通

知识点:地球绕着地球不停地旋转,自转方向是自西向东,在地球自转时会产生一个有趣的现象就是会产生偏向力。

 

当我们仔细观察一条河流时,常常会发现河流的右岸总是被冲刷最严重的,而左岸由于河水流速较慢,所以经常有沙石堆积。

同样一条河流,为啥两岸的流速有快有慢?这跟地球的自转有关,准确地说是地球自转时产生的偏向力有关。由于法国物理学家科里奥利1835年第一次详细地研究了这种现象,因而又被称作“科里奥利力”。通过研究发现,地面上水平方向运动的物体(气体、液体和固体),在地球自转的影响下其运动方向要发生偏转:在北半球向右偏,在南半球向左偏,并且地球自转偏向力随地理纬度的降低而减小,在赤道地区为零。

 

 

尽管地转偏向力非常微弱,但是我们也还能看到某些它的效应。要看到一个微弱的东西产生的效应,最好的办法在大尺度和长时间的过程里边观察它。

如果我们从卫星云图上面看的话,所有在北半球的台风都是向外顺时针旋转的,这就是科里奥利力玩的把戏。在地面附近,台风中心处的气压会特别低,所以风是向 台风中心吹的。而当这么多空气跑到台风的中心之后,会一直沿着风眼的壁旋转着向上爬到达云顶。所以,在云顶的风是向外吹的。这时候,地转偏向力就会使气流 的方向逐渐向右偏移,这就是为什么在卫星云图上的台风总是一个漩涡。

 

 

也有人造的仪器可以展示地转偏向力,比如说傅科摆,它通过展示地转偏向力的效应证实了地球的自转。

当初,法国物理学家傅科(Jean Focault)在巴黎先贤祠放这个摆,目的的确是要展示地球在转动。在巴黎先贤祠的这个傅科摆,摆长67米,重28千克。之所以傅科选择这么长这么重的摆是有原因的。摆长越长,摆的速度就越大,偏转的效应会更加明显。而大质量的摆相对也不容易受空气阻力等干扰。为了显示摆的轨迹,在摆下还有一个沙盘。如果地球是静止的话,他的摆应该只会在沙盘上画出一条唯一的轨迹,并且沿着这条轨迹不停的往复运动,直到摩擦力使它失去所有能量为止。

 

 

但事实是,傅科摆在沙盘上画出的轨迹会非常缓慢地向右偏转。使摆的轨迹偏转的力量正是地转偏向力。在每一次摆动中,地转偏向力都使摆偏转了一点点,每个小时摆的轨迹都会向右转过11度,大概32.7小时摆才会转过一圈,这个周期会随着摆所在地的纬度变化。

作者:蝌蚪君

 

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作者: 科学原理一点通   [责任编辑: 吕芮光]