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          1. 水利常識
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            水流為何有快有慢?

            發布日期:2022-05-23 17:34 訪問次數: 信息來源:草根水利 字號:[ ]


            地球繞著地軸不停地旋轉,自轉方向是自西向東,在地球自轉時會產生一個有趣的現象就是會產生偏向力。

            當我們仔細觀察一條河流時,常常會發現河流的右岸總是被沖刷最嚴重的,而左岸由于河水流速較慢,所以經常有沙石堆積。

            Q: 同樣一條河流,為啥兩岸的流速有快有慢?

            這跟地球的自轉有關,準確地說是跟地球自轉時產生的偏向力有關。由于法國物理學家科里奧利1835年第一次詳細地研究了這種現象,因而又被稱作“科里奧利力”。通過研究發現,地面上水平方向運動的物體(氣體、液體和固體),在地球自轉的影響下其運動方向要發生偏轉:在北半球向右偏,在南半球向左偏,并且地球自轉偏向力隨地理緯度的降低而減小,在赤道地區為零。

            盡管地轉偏向力非常微弱,但是我們也還能看到某些它的效應。要看到一個微弱的東西產生的效應,最好的辦法在大尺度和長時間的過程里邊觀察它。

            如果我們從衛星云圖上面看的話,所有在北半球的臺風都是向外順時針旋轉的,這就是科里奧利力玩的把戲。在地面附近,臺風中心處的氣壓會特別低,所以風是向臺風中心吹的。而當這么多空氣跑到臺風的中心之后,會一直沿著風眼的壁旋轉著向上爬到達云頂。所以,在云頂的風是向外吹的。這時候,地轉偏向力就會使氣流的方向逐漸向右偏移,這就是為什么在衛星云圖上的臺風總是一個漩渦。

            也有人造的儀器可以展示地轉偏向力,比如說傅科擺,它通過展示地轉偏向力的效應證實了地球的自轉。

            當初,法國物理學家傅科(Jean Focault)在巴黎先賢祠放這個擺,目的的確是要展示地球在轉動。在巴黎先賢祠的這個傅科擺,擺長67米,重28千克。之所以傅科選擇這么長這么重的擺是有原因的。擺長越長,擺的速度就越大,偏轉的效應會更加明顯。而大質量的擺相對也不容易受空氣阻力等干擾。為了顯示擺的軌跡,在擺下還有一個沙盤。如果地球是靜止的話,他的擺應該只會在沙盤上畫出一條唯一的軌跡,并且沿著這條軌跡不停的往復運動,直到摩擦力使它失去所有能量為止。

            但事實是,傅科擺在沙盤上畫出的軌跡會非常緩慢地向右偏轉。使擺的軌跡偏轉的力量正是地轉偏向力。在每一次擺動中,地轉偏向力都使擺偏轉了一點點,每個小時擺的軌跡都會向右轉過11度,大概32.7小時擺才會轉過一圈,這個周期會隨著擺所在地的緯度變化。






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