题目

使地表水平运动物体方向发生偏转原因
及应用

提问时间：2020-08-10

答案

由于地球自转而产生作用于运动空气的力,称为地转偏向力,简称偏向力.它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在),只能改变(水平运动)物体运动的方向,不能改变物体运动的速率.地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量.由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转, 地转偏向力
空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内,故只有垂直地转偏向力,而无水平地转偏向力.由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转,空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上,故只有水平地转偏向力,而无垂直地转偏向力.在赤道与极地之间的各纬度上,地平面绕着平行于地轴的轴旋转,轴与水平面有一定交角,既有绕平行于地平面旋转的分量,又有绕垂直于地平面旋转的分量,故既有垂直地转偏向力,也有水平地转偏向力.
原因简述如下：物体为保持水平惯性运动,经纬网因随地球自转而产生相对加速度. 下面是“算如流”给出的通俗解释 地转偏向力
首先要说明的是,地转偏向力向右是在北半球,在南半球则都向左,当然这些向右向左都是相对于前进方向来说的,下面说的都是北半球的情况. 1.由于各纬度的角速度都一样,从北向南飞的时候,南边的圈大,所以线速度大,所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了,所以其就由于惯性表现出往右偏.向北也一样,由快的地方到慢的地方,速度‘超前’了,前进方向上也就向右偏了. 2.沿纬线向东西方向飞,这时候由于重力的方向指向地心,而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心,你可以好好想想,所以由于这个角度,向心力不能完全抵消你围着纬线的圆心转的那个离心力,所以一综合,也会往右偏. 3.赤道不受地转偏向力正是因为地心正好就是纬圈旋转的圆心,二者重合了,正好重力可以抵消掉向外的力. 最后,南北两极地转偏向力最大
科里奥利效应使风在北半球向右转,在南半球向左转.此效应在极地处最明显,在赤道处则消失. 如果没有地球的旋转,风将会从极地高压吹向赤道低压地区. 科里奥利效应在极地最显著,向赤道方向逐渐减弱直到消失在赤道处.这就是为什么台风只能仅仅使云形成在5纬度以上的地区.
对其他运动物体的影响
科里奥利力不仅仅对风产生影响,任何一个环绕地表的远距离运动都会受到它的捉弄.在一战期间,德军用他们引以自豪的射程为113千米的大炮轰击巴黎时,懊恼地发现炮弹总是向右偏离目标.直到那时为止,他们从没担心过科里奥利力的影响,因为他们从没有这样远距离的开火. 当然,对于近距离的运动,科里奥利力影响极小.从场地一边把篮球抛到另一边的运动员,考虑科里奥利力的影响而需要调整自己投球的偏移量为1.3厘米.当你拔掉盥洗池的橡皮塞时,会发现有时水流并不是逆时针旋转流走的,因为科里奥利力几乎没有足够的时间来影响水这样短距离的运动,水流的形态更多地受到水池形状或者水龙头喷射角度的影响.
车辆和行人靠右行
不是所有的国家或地区的车辆和行人都靠右行,但靠右行是最为合理的.如下图： A图为靠左行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向道路中间,更容易与对面过来的车辆相撞,发生车祸的频率会更高.B图为靠右行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向路边,路边是司机开车注意力的集中点,司机会不断调整方向来保证行车安全. 车辆靠右行导致人也靠右行,这样更安全些.由于长期习惯,所以人们无论在哪里行走都喜欢右行.
左右鞋磨损程度不同
这种现象现代人已经难看到,因为一双鞋穿的时间太短,表现不明显.我想40岁以上的人对这个现象还记忆犹新.如下图： 这是由于两只鞋的受力差异而形成的.在北半球,由于地转偏向力作用于右侧,所以人们常发现右鞋磨损比左鞋要多些；而南半球由于地转偏向力作用于左侧,所以左鞋磨损比右鞋要多些.
跑道上逆时针跑行
在跑道上跑行,人们总喜欢沿逆时针方向.如下图： A人是逆时针方向跑,正好在弯道处.从图上可以看出,地转偏向力向外,身体倾斜产生一个向内的向心力,二力方向相反,更易平衡,过弯道处不易跌倒.B人是顺时针方向跑,也正好在弯道处.从图上可以看出,地转偏向力和身体倾斜产生一个向内的向心力方向相同,不易平衡,过弯道处易跌倒. 人类的发源地都在北半球,人们长期受地转偏向力的影响形成了这一习惯,所以哪怕到了南半球,人们还是习惯于这样的行为.
机械设备都是顺时针旋转
我们所见到的电扇、电机、柴油机、水轮机等都是顺时针旋转.如下图： 从图上可以看出,在北半球顺时针旋转,地转偏向力指向轴心,有于物质的向心作用,使机械设备更耐用、更牢固.而逆时针旋转时地转偏向力指向外,有于物质的离心运动,机械设备易损坏,使用寿命缩短. 总的来说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. 古语有云,“水滴石穿”,只要时间够长,没有什么效应是观察不到的.比如说河流,一刻不停流淌了千百年的河流,在科里奥利力的作用下河水总是倾向于向右偏,于是河流的右岸总是被冲刷的,而左岸由于没那么多河水冲向它,流速较慢,所以经常有沙石堆积.再比如说铁路,每天都有成百上千吨重量的火车在上面沿着同一个方向以一百来公里一小时的速度飞驰着,这样日积月累也会产生磨损.而人们发现在北半球,右轨磨损得总是比左轨要厉害那么一点点,原因就是火车在行走的时候会受到向右的科里奥利力的作用,这样的话右轨要承担的压力就比左轨要大那么一点,于是磨损当然也就更厉害了. 如果在大尺度上观察的话,科里奥利力也会现出原形.我在沿海地区长大,一年少说也会经历好几次台风.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,它们也没地方去,所以就一直沿着风眼的壁旋转着向上爬,然后就到达顶端了【注2】.在顶端它们也还是没有地方好去,之后向外吹了.这时候,科里奥利力就过来干涉了,使气流的方向逐渐向右偏移,于是我们就能在卫星云图上看到这个被自己向外吹成了顺时针的台风了（这是2007年第8号台风圣帕）： 狙击手和炮兵对弹道的修正 狙击手射击可不是只要把目标放到瞄准镜的十字中心扣动扳机便能轻松命中目标,在今日射击训练内容复杂的程度可能会让人大吃一惊,G-U-N的弹道会因膛线、地心引力及风等的影响而使弹着点产生误差,其中地转偏向力就是影响弹道因素之一.我们知道地球是一个自转的球体,运动就会有速度和惯性,地球自转偏向力就是地球运动产生的力,通常为南半球偏北,北半球偏南,这个干扰力在射击距离为600米内可以忽略不计,而在1000-1200米的距离便可明显观察到了,但这也超出了绝大部分狙击任务的范围,至于如何修正在炮兵射击训练中会有所讲述,此处省略.