神奇的科里奥利力

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1、神奇的科里奥利力什么是科里奥利力？在地球上，相对于地球运动的物体会受到另外一种惯性力的作用。这种惯性力，以首先研究它的法国数学家科里奥利的名字命名，叫做科里奥利力，它的数学表达式为：式中m为地球质量，v为物体相对地球速度，ω为地球自转角速度。“×”号为矢量积的符号，它表示F科的方向恒垂直于。w和w（v的方向沿地铀指向天极）所确定的平面。如图1所示，F科的方向可用右手螺旋法则确定。当右手四指由v沿α角（为v与ω两向量间的夹角，取小于180°的一个）转向ω的方向弯曲时，挠起的拇指所指方向就是F科的方向。F科在数值上等于2mvωsinα，即与运动物体的质量、速度和α角的正弦成正比。由于科

2、里奥利力垂直于物体的运动方向，所以它只改变物体的运动方向，不影响物运动速度的大小。1．水平运动物体的方向偏转地球上一切运动的物体，如气流、洋流、河流、交通工具及飞行物等，都受到科里奥利力的作用。只有当物体运动的方向平行于地铀时，F科为0。如将科里奥利力分解成垂直方向和水平方向的两个分力，则垂直分力使运动物体的重力略有改变（增加或减少），水平分力使物体运动方向发生变化（北半球偏右，南半球偏左，赤道上不偏）。例如在图2中，P1为北半球一向东运动的物体，其速度为v，表示方向垂直于纸面向内。按照右手法则，此时F科方向垂直于地轴向外，如将其分解成两个分力，则垂直分力f1使物体的重量略有减小，

3、水平分力f2使物体运动方向偏南（右）。P2则为南半球向东运动的物体，f2使其方向偏北（左）。人们通常说的地转偏向力就是指的科里奥力的水平分力，它在数道上等于2mvωsinj，其中j为当地纬度。在其它条件相同时，地转偏向力同运动物体所在纬度的正弦成正比，即两极最大向赤道减小至0。在赤道上沿东西方向运动的物体（图2中P2和P4），地转偏向力为0，但科里奥利力不为0。此时科里奥利力是沿垂直方向的，其水平分力为0。人们也可以假定自己位于地球之外，以惯性系作为参照，来研究地球上运动物体的方向偏转。不过此时便不存在科里奥利力这样的惯性力了。由于物体同时参与两种运动（相对地球的运动和随地球的转动

4、），按照运动合成的观点，物体偏离一种运动的目标便是自然的事情了。地球上高、中、低纬度的三圈大气环流、洋流系统的形成、气旋与反气旋的旋转，大河两岸的不对称，都同地转偏向力的作用有关。它们既是地球自转的后果，也是地球自转的征据。科里奥利力使地球形成信风落体偏东落体偏东（或抛物偏西）是科里奥利力对沿垂直方向运动的物体的作用的结果。落体偏东的数值以赤道最大，向两极减小至0。总的说来，数值都很小。例如，在纬度40°的地方，在离地面200米高处自由下落的物体，偏东的数值约为4.75厘米，加上其它因素（如风）的干扰，难于察觉。在很深的矿井中所作的落体试验，除赤道上证明是偏东而外，在北、南半球由于

5、地球自转惯性离心力的影响，分别是偏东略南和偏东略北。落体偏东（或抛物偏西）是科里奥利力对沿垂直方向运动的物体的作用的结果。落体偏东的数值以赤道最大，向两极减小至0。总的说来，数值都很小。例如，在纬度40°的地方，在离地面200米高处自由下落的物体，偏东的数值约为4.75厘米，加上其它因素（如风）的干扰，难于察觉。在很深的矿井中所作的落体试验，除赤道上证明是偏东而外，在北、南半球由于地球自转惯性离心力的影响，分别是偏东略南和偏东略北。