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什么是地转偏向力?
地球自转偏向力(简称地转偏向力),是指地球上一切作水平闹旅运动的物体,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,使其各处的键启地平面产生转动。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稿弯如用。
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
地转偏向力
水平地转偏向力亦称地偏力,因为地球自转而产生的以地球经纬网为参照系的力。地转偏向是科氏力(科里奥利力)在沿地球表面方向的一个分力。是常被引入的第3类惯性力,前两类为平动惯性力和惯性离心力,当物体相对做匀速圆周的参考系有速度时,引入此力,由于比较复杂,很少被讲到,所以经常被人遗忘,表达式为f=2mvωsinφ
地转偏向力
由于地球自转而产生作用于运动物体的力,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,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,空气相对于地平面橘罩作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的唯兄同一水平面上,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。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.由于除南北两极外,各纬度的角速度都一样,从北向南飞的时候,南边的圈大,即越向南纬线越长,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圆山闹相比就显的慢了,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(这里要分两种情况讨论,1:由西向东,2:由东向西),这时候由于万有引力的方向指向地心,而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心,所以由于这个角度,万有引力不能完全提供你围着纬线的圆心转的那个向心力,所以一综合:情况1下:严格按照纬度方向运动的物体会向赤道方向受到一个重力的分力。情况2中:严格按照纬度方向运动的物体同样会受到向着赤道的分力。这种情况2不符合所谓的北半球都向右偏离。***个人认为:由于无法做到完全按纬度,实际情况中,所有运动肯定与纬线方向有夹角,一旦有夹角,就可以直接看南北方向的分量,而这一分量会向右偏。
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。
George-Gate的《定性分析地转偏向力》[1]一文从科里奥利力的角度分析得出:对于水平运动的物体,在北半球,其所受的地转偏向力指向运动方向的右手边,在南半球,地转偏向力指向运动方向的左手边;对于在竖直方向运动的物体,无论在哪个半球,若物体竖直向上运动,则地转偏向力指向正西方,若物体竖直向下运动,则地转偏向力指向正东方。对于一个作一般运动的物体,可将其速度分解成竖直方向和水平方向两个分量,分别求出两分速度对应的地转偏向力后对两力求矢量和。
什么是地转偏向力
地转偏向力
,是指由于地球自转而使地球表面运动物体受到与其运动方向相垂直的力。当物体相对与地球表面运动时会受到一个叫地转偏向力的力的影响而改变方向,但地转偏向力并不是一个真正的力,而是一种
惯性力
。地转偏向力对航天,航空来说是一种不可忽视的力,地转偏向力在极地最显著,向赤道方向逐渐减弱直到消失在赤道处,而且在日常生活中地转偏向力很小枯轿神,是可以忽略不计的。
在实践中,从绝对空间的角度描述地球上的海水或大气的运动极为不便。而从与地球同步转动的空间的角度加以描述,则方便得多。因此,若将绝对空间的运动方程式改写成与地球同步运动的空间
坐标系
的运动方程式。在这一
加速度
作用下,单位质量的物体所受的力就叫作
地球自转偏向力
。
该偏向力与地球运动方向成直角没亏(在北半球向右成90',在南半球向左成90'),作用于地球上帆模。2mvωsinφ称为科氏参数,是纬度的函数。在论述小规模运动时,可将其视为不变的常数。
产生原因
地转偏向力是由于地球自转而使地球表面运动物体受到与其运动方向相垂直的力。全称地球自转偏向力。地转偏向力不会改变地球表面运动物体的速率(速度的大小),但可以改变运动物体的方向。地转偏向力对季风环流、气团运行、气旋(台风)与反气旋(冷空气)的运移路径、洋流与河流的运动方向以及其它许多自然现象有着明显的影响,例如,北半球河流多有冲刷右岸的倾向,高纬度地区河流上浮运的木材多向右岸集中等。
由于除南北两极外,各纬度的
角速度
都一样,从北向南飞的时候,南边的圈大,即越向南纬线越长,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。
