北半球与南半球
上面的卫星图像显示了格陵兰岛和冰岛之间明显的低压区。被低压中心“吸入”的云层由于科里奥利力的作用向右偏转,围绕低压逆时针旋转。相反,南半球的气流向左偏转,因此低压区域顺时针旋转。
南半球明确的低压区。
南半球明确的低压区。 (来源:meteo-spatiale.fr)
科里奥利力的起源
风不过是大气对两点之间的压力差(压力梯度)的反应。气团从高压区移动到低压区。
鉴于此,现在可以假设形成的低压区很快就会被来自高压区域的空气所充满。但事实并非如此!与球沿斜坡垂直滚动(作为对势能梯度的响应)不同,风(至少在理论上)垂直于低压区域周围的半径旋转。但为什么空气不直接从高压区流向低压区呢?这是由于科里奥利力的作用,它使北半球的风向右偏转,而南半球的风向左偏转。
一个实验
为了更好地理解这种“力量”,我们建议做一个简单的实验:拿一张纸和一支笔,坐在一张桌子旁。现在在纸上画一条线,从纸张底部开始指向桌子另一侧前方的一个固定点(例如一把椅子);如你所见,你刚刚在纸上画了一条直线。
现在重复相同的实验(再次看着你面前的椅子),但在画线 捷克共和国 WhatsApp 号码 时逆时针旋转纸张。这样,您得到的就不是直线,而是一条向右弯曲的线,即使您瞄准的是与之前相同的点(椅子)。
这个实验表明,笔尖的路径根据观察的视角(参考系)而不同:对于纸张外的观察者(在这种情况下是你),路径是直的,但对于纸张上的观察者来说,路径是弯曲的。
科里奥利力是一种表观力
由于物理学中每条弯曲轨迹的
背后必定有一个生成力,因此引入了科里奥利 力的概念,以数学方式描述旋转系统中的过程。这不是一种“真正的”力,因为它发生在两个物体之间(例如地球和石头之间的重力),而是一种表观力,因为它取决于参考系。
在地球(旋转系统)上,科里奥利力(类似于上面描述的实验)作用于沿直线移动的气团,例如从赤道到北极。如果轨迹对于地球外的观察者来说是直线的,例如“漂浮”在北极上空,那么对于地球 安德烈斯·蒂斯勒 首席运营官 上的观察者来说,它就是向右弯曲的。
科里奥利力作用于地球上所有运动的物体,包括海洋中的水和大气中的云滴。它的作用方向垂直于运动方向,与运动速度成正比,但其强度随纬度而变化。科里奥利力能够改变运动物体的运动轨迹,但对其运动速度没有直接影响。
科里奥利力取决于纬度
如上所述,科里奥利力与地球绕其轴的自转运动密切相关。然而,这种运动对科里奥利力的影响取决于纬度,即在赤道处它为零,在两极处它达到最大值。
举个例子:想象一下你正站在旋转木马的中间。它绕着自 米歇尔·休斯 客户服务总监 身旋转,同时也带你绕着你自己的轴旋转。你的身体会从旋转木马那里获得一定的旋转运动,在气象学中这被称为涡度。
无论您位于旋转木马的中间还是朝向边缘移动,涡 WhatsApp 号码 量都 保持不变。在每个点上,您都会在相同的时间内完成一次旋转(旋转木马的轴与旋转木马上的人的垂直轴平行);改变的是绕轴运动的速度,离轴越远,运动速度就越快。
但是,我们的地球并不是一个旋转木马(即圆盘),而是一个球体,这是一个显著的区别。当你站在一极点时,地球的自转轴恰好与你的身体轴线平行(类似于旋转木马)。在这种情况下,地球的自转运动会使你随之绕着自己的轴旋转。然而,如果你现在从极点移动到赤道,你身体的轴线将会离地球自转轴的方向越来越远,直到在赤道处与地球自转轴完全垂直。此时,你身体的涡量为零。在赤道处,地球的自转确保你绕着地球移动,但不会绕着自己的轴旋转。换句话说,距离两极越远,地球自转速度越快,但自转速度越慢。而这一切对大气质量意味着什么呢?事实上,同样的规则适用。