科里奥利力的准确解释

谁能简单明了的解释一下科里奥利力带来的漩涡问题？谢了~~~~

本团回答：

    要简要地讲清科氏力还确实有点难度........所以，不好意思、

    先让我们看看什么是地转偏向力即科氏力科里奥利力。这是在非惯性系中被引入的第三类惯性力，前两类为平动惯性力和惯性离心力，当物体相对于转动的参考系运动时，才引入此力。我们知道，地球是由西向东旋转的，赤道地区旋转的线速度最大（约462m/s），随着纬度升高，线速度越来越小，到了极点减为零。设想空气从低纬度地区向北极移动：最初，空气是具有与出发地相同的向东线速度的；当空气接近极点时，那儿的地面线速度为零，而这股空气却继续保持着它原本向东的速度（假设没有因为摩擦而损耗），于是它会相对于目的地的地表转向东面。沿着空气前进的方向看就是向右偏转了，就好像受到了一个向右的力作用。一个名叫科里奥利（Gaspard—Gustave Coriolis）的法国人在1835年最先用数学方法描述了这种力，所以科学界称之为科里奥利力。科里奥利力是在所有转动参照系中都会出现的，在以地球为参照系时，我们通常也称它为地转偏向力。科氏力的大小和方向与转动的角速度ω、物体相对与参照系速度v_相、物体质量m有关，可表示为

f_k*＝2mv_相×ω。

ω、v_相、f_k*形成右手螺旋

接上段：

或写成：

f＝2mvωsinφ

v为物体的水平运动速度分量，ω为地球自转的角速度，φ为地面上物体所处的纬度。

之所以要在这个“f_k“上加“*”号，是因为它不是一个真正的力。真正的力离不开受力物体和施力物体，但科里奥利力找不到施力物体。它是在非惯性系中为了让牛顿力学规律仍然成立而假想的一个力。物理学家们把它称作一种惯性力，也就是说是由于物体具有惯性而产生的。

    现在我们可以解释为什么北半球的水流总有向右偏的倾向了。我们通常认为地球是不动的，就算是物理学家做实验，在很多情况下都选取大地作为参考系。但实际情况是地球在一刻不停地自转，地球其实是一个转动的非惯性系，任何运动的物体在地球这个非惯性参考系中都会受到惯性力——特别是科里奥利力的作用。地球的ω的方向是从南极指向北极的，于是根据右手螺旋定则可以知道在北半球一切平行地面运动的物体受到一个指向它们运动方向右边的科里奥利力的作用，于是就向右偏转了。同样的道理，在南半球平行地面运动的物体受到的科里奥利力向左。

    地转偏向力是否真的决定了水流漩涡的方向？

    首先，实际的观察是不支持这一观点的。因为按照科氏力去解释漩涡，那么北半球的确只能看到逆时针的了。但是如果你真的留意你的洗脸盆中流走的水的话，一段时间后你一定会和我一样惊奇地发现它们有时成顺时针（如图1），有时成逆时针，而有时却并没有显出特别清楚的方向就流走了。每个人都可轻易地在自家的洗手间来验证这一点！

    地球自转的作用其实是很微弱的。我们只要稍微估算一下就会知道水流漩涡产生的原因是不是科里奥利力：假设放水时水流冲向出水口的速度达到10m/s，那么即使在两极地区，水流受到的由于科里奥利力产生的加速度也只有1.45×10^-3m/s²。如果水盆的直径有1m，那么水流从边缘到达中心的时候由于科里奥利力产生的偏转大概只有1.8×10^-6m，这根本就产生不出肉眼能看得出的效应，况且你会发现有时这漩涡是那么强烈，那一定不会是科氏力所引起的。其实我们可以想象，如果科氏力会这么强烈的影响水流漩涡，那么我们平时踢足球、打台球时也必定会受到科氏力的影响，但即使是最顶尖的斯诺克选手，在出杆时也丝毫不会考虑科氏力带来的影响。

    事实上，决定水流漩涡的主要原因之一是盆中水体原本的扰动。若水一开始有一点点顺时针旋转，那么随着水逐渐漏掉，由于角动量守恒角速度势必就会增加，就像滑冰运动员收缩身体让转动加快一样，我们也就会看到水流漩涡了。为了证实这一点你可以在脸盆中有意搅动使水有顺时针或逆时针转动再拔去塞子，你会看到形成的漩涡方向一定和初始流向一致。如果你把水静置十几分钟以消除原有扰动再轻轻拔去塞子的话，你还会发现水流并没有形成明显的漩涡就直接排空了，因为初始角动量为零。

    另外一个影响水流漩涡的主要因素是水盆的构造。象抽水马桶，它们产生漩涡的原因多半是由于它们自身的构造决定的。有的马桶就是设计成漩涡式冲水的，这样的话无论你把它挪到地球上什么地方它都只能产生同一方向的漩涡。而对于一般的排水口，由于结构，有时候它们会偏好形成某个方向的漩涡，而更多的时候是两种旋转方向的漩涡都会出现。

'Alessa 专业团队为您解答 谢谢、

科里奥利力最厉害的是决定台风的旋转方向。北半球台风作逆时针方向转动，在南半球台风作顺时针方向旋转。

其实这个力是惯性造成的一种假象。例如飞机从南极飞向北极，开始对着北京，但是地球在旋转，等飞过去以后，北京已经转走了，实际在北京西部上空。从地面上的人看来，好像有一个力推着飞机向西。

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