都知道漩渦的方向與地球的自轉有關,北半球逆時針,南半球順時針,赤道上水流會從各個方向徑直流向出口。現在以北半球為例來說說地球自轉與漩渦方向的關係。
圖1表示從地球北極點的上方一個觀察者對地球上的漩渦所做的觀察,我們可以把地球想象成一個逆時針轉動的圓盤,這樣可以使問題比較容易理解。現在 圖2 中的圓盤開始逆時針轉動,當我們拔掉浴缸的塞子後,最開始水流會從各個方向徑直流向出水口,但由於旋轉的原因使圓盤上從中心到邊緣各處的水具有不同的線速度,越靠近中心線速度越小,這樣在浴缸出水口周圍就會出現具有不同線速度的水分子,1、2、3、4分別表示處在各個位置的水分子具有的線速度,1的線速度最小,4的線速度最大。當處在1處的水徑直流到2處時,由於慣性的原因,它依然保有原先較小的線速度,該速度不能滿足在2處應該具有的線速度,這使得水流不能再徑直流向出水口,而是相對於出水口具有向左運動的趨勢。同理,4的線速度大於3,當水從4徑直流向3時,到達3處的水流會具有更大的偏向右側的線速度,這使得水在流到出水口附近時具有了向右側運動趨勢。這樣在出水口周圍便出現了逆時針運動的水流,最開始旋轉不會太明顯,但流向一經確定便成為一種趨勢,並且使作用的效果被逐漸放大,最終產生明顯的漩渦現象。
必須注意的是,並不是每次拔掉浴缸裡的塞子都會見到逆時針旋轉的水流,這要看你拔掉塞子時的動作如何影響水流旋轉方向。因為地球自轉對漩渦方向的影響畢竟很小,當用手拔起塞子時,手的動作會對水流旋轉方向產生很大影響,而漩渦的方向在其生成初期一旦確定就會很難改變,所以只有在儘量不影響水流的情況下拔掉塞子才會比較容易看到理想的實驗效果。
其實還有諸如落體偏東、佛科擺等現象,也都可以用自轉引起的線速度之間的差異的觀點來解釋。只要記住質點離圓心越遠線速度越大,越近線速度越小。一個繞圓心運動的質點無論是向圓心靠近還是遠離圓心,其線速度均保持不變。合理的運用上述原理可以幫助我們很好的理解類似現象,這裡就不再多說了。
最後說說科里奧利力。雖然大部分文章裡都用科氏力來解釋漩渦的旋轉方向,但個人認為這個解釋似乎有點抽象,對直觀的理解該現象沒有多少幫助,而採用自轉引起的線速度之間的差異的觀點則更能說明問題,也更直觀。
都知道漩渦的方向與地球的自轉有關,北半球逆時針,南半球順時針,赤道上水流會從各個方向徑直流向出口。現在以北半球為例來說說地球自轉與漩渦方向的關係。
圖1表示從地球北極點的上方一個觀察者對地球上的漩渦所做的觀察,我們可以把地球想象成一個逆時針轉動的圓盤,這樣可以使問題比較容易理解。現在 圖2 中的圓盤開始逆時針轉動,當我們拔掉浴缸的塞子後,最開始水流會從各個方向徑直流向出水口,但由於旋轉的原因使圓盤上從中心到邊緣各處的水具有不同的線速度,越靠近中心線速度越小,這樣在浴缸出水口周圍就會出現具有不同線速度的水分子,1、2、3、4分別表示處在各個位置的水分子具有的線速度,1的線速度最小,4的線速度最大。當處在1處的水徑直流到2處時,由於慣性的原因,它依然保有原先較小的線速度,該速度不能滿足在2處應該具有的線速度,這使得水流不能再徑直流向出水口,而是相對於出水口具有向左運動的趨勢。同理,4的線速度大於3,當水從4徑直流向3時,到達3處的水流會具有更大的偏向右側的線速度,這使得水在流到出水口附近時具有了向右側運動趨勢。這樣在出水口周圍便出現了逆時針運動的水流,最開始旋轉不會太明顯,但流向一經確定便成為一種趨勢,並且使作用的效果被逐漸放大,最終產生明顯的漩渦現象。
必須注意的是,並不是每次拔掉浴缸裡的塞子都會見到逆時針旋轉的水流,這要看你拔掉塞子時的動作如何影響水流旋轉方向。因為地球自轉對漩渦方向的影響畢竟很小,當用手拔起塞子時,手的動作會對水流旋轉方向產生很大影響,而漩渦的方向在其生成初期一旦確定就會很難改變,所以只有在儘量不影響水流的情況下拔掉塞子才會比較容易看到理想的實驗效果。
其實還有諸如落體偏東、佛科擺等現象,也都可以用自轉引起的線速度之間的差異的觀點來解釋。只要記住質點離圓心越遠線速度越大,越近線速度越小。一個繞圓心運動的質點無論是向圓心靠近還是遠離圓心,其線速度均保持不變。合理的運用上述原理可以幫助我們很好的理解類似現象,這裡就不再多說了。
最後說說科里奧利力。雖然大部分文章裡都用科氏力來解釋漩渦的旋轉方向,但個人認為這個解釋似乎有點抽象,對直觀的理解該現象沒有多少幫助,而採用自轉引起的線速度之間的差異的觀點則更能說明問題,也更直觀。