什么是地球自转偏向力

什么是地球自转偏向力

地球自转会产生一些重要的地理现象，比如昼夜更替、产生时差等。此外还有一个很有趣的现象就是会产生地转偏向力。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。

尽管我们不能快速觉察到这种力，但在经历了漫长的岁月以后，地球自转偏向力还是在地球上某些地方留下了它的痕迹。俄国旅行家柏尔在1860年发现俄罗斯从南向北流的大河如鄂毕河、叶尼塞河和勒拿河的右岸大都比较陡峭，是侵蚀岸；左岸则大都平缓，是堆积岸，河道有明显向东（右）滚动的趋势，人们将这一发现叫做“柏尔定律”。正是河水千万年来的奔流不息，对左右岸的日夜冲刷，才让我们见到了地球自转偏向力的存在。

地球自转偏向力对气流和水流的水平运动影响最为突出。例如，赤道两边地区的气流向赤道方向流动时，假如没有这种偏向力的影响，赤道以北应该经常刮北风，赤道以南应该经常刮南风。但是由于受到地转偏向力的作用，风向发生了改变，赤道以北向右偏，形成了东北风；赤道以南向左偏，形成了东南风。地球自转偏向力对天气系统的影响也尤为重要。在热带海洋的表面，受气压梯度力和地转偏向力的共同影响，会使水蒸气生成最严重的自然灾害──热带气旋（热带风暴、台风、飓风），其发生频率之高、累积损失之大，远远超过了地震带来的灾害。另外，大气运动和近地面风带造成海洋水体运动，形成规模很大的洋流，地球自转偏向力会迫使洋流在运动过程中使其流动方向发生改变，而这变化对调节海洋水热分布、海水的净化、渔业生产、远洋航行和天气预报等都有重大的意义。

如前所述，地球自转偏向力对河流的影响表现为，在北半球，从南向北流的河流，河水冲刷东岸；从北向南流的河流，河水冲刷西岸。这样使自然河道右岸冲刷，左岸堆积，结果造成河床“摆动”，形成河弯，也造成了地球上南北流向河流的河谷不对称。却对找矿、修建港口、码头、设置航道、城市建设影响却很明显，比如长江沿岸的港口都建在南岸，因为河水受到地球自转偏向力以后，冲刷南边的岸，使堤岸陡峭，船只不容易搁浅，就成了良港。特别是长江口的崇明岛，南边的水流多，北面没有水流，泥沙大量沉积，面积越来越大，可以预见崇明岛有一天会和北岸合并。

同样的道理，在北半球行驶的火车，由于右侧轨道的压力要比对左侧轨道的压力大些，单向行驶铁轨，右轨磨损更快。我国地处北半球，火车在行驶中受地球自转偏向力作用，对右轨压力大于左轨压力，普通单轨铁路上经常有相反方向的火车行驶，其左右正好相反，结果两轨磨损差不多相同。由于这种力只相当于列车自重的几万分之一，所受阻力的百分之几，这样大小的力，其作用效果只能是表现为右轨磨损较甚，所以不必担心会不会使复线上相向而行的两列火车相撞。

由于地球自转偏转力总有使物体改变其原来运动方向的趋势，因而，在许多工程技术领域中都要考虑偏向力这个因素。例如，发射洲际远程导弹、航海和航空都需要注意纠正偏向力的影响，否则，就无法命中目标或准确地到达目的地。国际田联的规定，长跑运动员训练时，一般要沿跑道逆时针跑动，因为大多数比赛在北半球举行，如果不顺应地球自转偏向力的话，人体易受离心力与地球自转偏向力不均而受伤。总之，地球自转偏转力的存在，带给我们的是福是祸，还需我们深入了解它的各种规律，并且利用这种规律造福人们，使人类更和谐地生活在这个世界上。

地球自转偏向力（简称地转偏向力），是指地球上一切作水平运动的物体，由于地球自转而发生偏向的一种力。这种水平运动的偏向力，最早是法国数学家科里奥利加以研究和确定的，故又称科里奥利力 由物理学知道，如果质点相对于以匀角速转动的参照系运动，则该质点要受到一种惯性力的作用，该惯性力依赖于相对速度和参照系的转动角速度以及质点的质量，这种惯性力称为科里奥利力。同理，由于地球的自转，当物体相对于地面运动时，对于站在地面上的观察者来说，感到物体运动的方向发生了改变，设想物体受到一力的作用，此力称为地转偏向力，也就是物理学中的科里奥利力。地球除绕太阳作公转外，还不停地绕地轴作逆时针方向的旋转，其地转角速度以ω表示，它的大小为： ω＝ 7．29× l0-5（弧度／秒） ω的方向是沿着地轴垂直于北极点地平面向上（这里的“日”是指恒星日·，一恒星日等于23时56分）。由于地球的自转，使各处的地平面发生转动。就北半球来说，以极地平面为例，由于地球的旋转使极地地平面产生一个绕它的垂直轴作逆时针方向的转动，它的角速度就是地转角速度。若有物体相对于极地地面运动时，站在地面上的观察者会感到物体受到一个平行于地平面的力的作用，这个力称为水平地转偏向力。再以赤道平面为例，在赤道上，与其上任何一点相切的地平面都随着地球的自转而绕着穿过这一点与地轴相平行的一个轴转动。只有水平方向的角速度。地球自转时，赤道地平面的东边一侧“下降”，而西边一侧“上升”。若有物体相对于地平面运动时，地球上的观察者感到向东运动的物体受到向上的力的作用，而向西运动的物体，受到向下的力的作用。所以认为在赤道平面上运动的物体只受到垂直方向力的作用，此力即为垂直地转偏向力。 在赤道和极地之间的各纬度上，由于地球的自转，使其各处的地平面产生转动。此转动可分解看成一个绕垂直轴的转动（相当于极地平面的情况）和一个绕水平轴的转动（相当于赤道平面的情形）。地转角速度在垂直和水平两个方向均有分量。所以，若物体要同时受到垂直和水平两个方向的作用。因此认为在中间纬度地区运动的物体，既受水平地转偏向力的作用，又受垂直地转偏向力的作用。 上面从地平面日转动分析了地转偏向力的物理意义。此力是站在转动地球上的观察者 感动到的由于地球自转而作用于相对于地球运动的空气质点上的力。