漫談地球自轉偏向力

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地球自轉會產(chǎn)生一些重要的地理現(xiàn)象,比如晝夜更替、產(chǎn)生時差等。此外還有一個很有趣的現(xiàn)象就是會產(chǎn)生地轉偏向力。由于法國物理學家科里奧利1835年第一次詳細地研究了這種現(xiàn)象,因而又被稱作“科里奧利力”。通過研究發(fā)現(xiàn),地面上水平方向運動的物體(氣體、液體和固體),在地球自轉的影響下其運動方向要發(fā)生偏轉:在北半球向右偏,在南半球向左偏,并且地球自轉偏向力隨地理緯度的降低而減小,在赤道地區(qū)為零。

盡管我們不能快速覺察到這種力,但在經(jīng)歷了漫長的歲月以后,地球自轉偏向力還是在地球上某些地方留下了它的痕跡。俄國旅行家柏爾在1860年發(fā)現(xiàn)俄羅斯從南向北流的大河如鄂畢河、葉尼塞河和勒拿河的右岸大都比較陡峭,是侵蝕岸;左岸則大都平緩,是堆積岸,河道有明顯向東(右)滾動的趨勢,人們將這一發(fā)現(xiàn)叫做“柏爾定律”。正是河水千萬年來的奔流不息,對左右岸的日夜沖刷,才讓我們見到了地球自轉偏向力的存在。

地球自轉偏向力對氣流和水流的水平運動影響最為突出。例如,赤道兩邊地區(qū)的氣流向赤道方向流動時,假如沒有這種偏向力的影響,赤道以北應該經(jīng)常刮北風,赤道以南應該經(jīng)常刮南風。但是由于受到地轉偏向力的作用,風向發(fā)生了改變,赤道以北向右偏,形成了東北風;赤道以南向左偏,形成了東南風。地球自轉偏向力對天氣系統(tǒng)的影響也尤為重要。在熱帶海洋的表面,受氣壓梯度力和地轉偏向力的共同影響,會使水蒸氣生成最嚴重的自然災害──熱帶氣旋(熱帶風暴、臺風、颶風),其發(fā)生頻率之高、累積損失之大,遠遠超過了地震帶來的災害。另外,大氣運動和近地面風帶造成海洋水體運動,形成規(guī)模很大的洋流,地球自轉偏向力會迫使洋流在運動過程中使其流動方向發(fā)生改變,而這變化對調節(jié)海洋水熱分布、海水的凈化、漁業(yè)生產(chǎn)、遠洋航行和天氣預報等都有重大的意義。

如前所述,地球自轉偏向力對河流的影響表現(xiàn)為,在北半球,從南向北流的河流,河水沖刷東岸;從北向南流的河流,河水沖刷西岸。這樣使自然河道右岸沖刷,左岸堆積,結果造成河床“擺動”,形成河彎,也造成了地球上南北流向河流的河谷不對稱。卻對找礦、修建港口、碼頭、設置航道、城市建設影響卻很明顯,比如長江沿岸的港口都建在南岸,因為河水受到地球自轉偏向力以后,沖刷南邊的岸,使堤岸陡峭,船只不容易擱淺,就成了良港。特別是長江口的崇明島,南邊的水流多,北面沒有水流,泥沙大量沉積,面積越來越大,可以預見崇明島有一天會和北岸合并。

同樣的道理,在北半球行駛的火車,由于右側軌道的壓力要比對左側軌道的壓力大些,單向行駛鐵軌,右軌磨損更快。我國地處北半球,火車在行駛中受地球自轉偏向力作用,對右軌壓力大于左軌壓力,普通單軌鐵路上經(jīng)常有相反方向的火車行駛,其左右正好相反,結果兩軌磨損差不多相同。由于這種力只相當于列車自重的幾萬分之一,所受阻力的百分之幾,這樣大小的力,其作用效果只能是表現(xiàn)為右軌磨損較甚,所以不必擔心會不會使復線上相向而行的兩列火車相撞。

由于地球自轉偏轉力總有使物體改變其原來運動方向的趨勢,因而,在許多工程技術領域中都要考慮偏向力這個因素。例如,發(fā)射洲際遠程導彈、航海和航空都需要注意糾正偏向力的影響,否則,就無法命中目標或準確地到達目的地。國際田聯(lián)的規(guī)定,長跑運動員訓練時,一般要沿跑道逆時針跑動,因為大多數(shù)比賽在北半球舉行,如果不順應地球自轉偏向力的話,人體易受離心力與地球自轉偏向力不均而受傷?傊,地球自轉偏轉力的存在,帶給我們的是福是禍,還需我們深入了解它的各種規(guī)律,并且利用這種規(guī)律造福人們,使人類更和諧地生活在這個世界上。
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