北半球水池中的漩渦真的是逆時針方向旋轉的嗎?
答:無論在南半球還是在北半球,水池中的漩渦都可能逆時針旋轉,也可能順時針旋轉,這主要和水的最初動力有關。
有研究者認為,由于科裡奧利力的作用,北半球的漩渦逆時針旋轉,南半球的漩渦順時針旋轉。其實,科裡奧利力對水池漩渦的影響是有的,但是極其微弱,其微弱程度遠遠低于水的最初動力的影響,哪怕是極其輕微的顫動所産生的最初動力對漩渦方向的影響都比科裡奧利力對漩渦方向的影響大。
由于地球上任何質點繞着地軸自傳的角速度都是相同的,所以越靠近赤道的質點運動的線速度越大。當我們在北半球沿着經線向赤道發射炮彈,由于炮彈最初繞地軸轉動的線速度較小,它在向赤道飛行的過程中會出現軌道右偏,這種讓炮彈軌道右偏的力就是科裡奧利力。
科裡奧利力隻是在大尺度範圍内才能起到明顯的作用,比如台風的形成。在北半球,形成台風的空氣團的北部遠離赤道,其繞地軸自西向東運行的線速度低,空氣團的南部靠近赤道,其繞地軸自西向東運行的線速度快,空氣團在收縮的過程中南部自西向東運行就占據了主導,形成逆時針旋轉的台風。
在南半球,形成台風的空氣團的北部靠近赤道,其繞地軸自西向東運行的線速度大,空氣團的南部遠離赤道,其繞地軸自西向東運行的線速度小,空氣團在收縮的過程中北部自西向東運行就占據了主導,形成順時針旋轉的台風。
台風團的直徑常常幾百公裡,最大時能達到兩千多公裡,科裡奧利力就能夠充分地表現出來,所以北半球的台風都是逆時針方向旋轉,南半球的台風都是順時針方向旋轉。相對于台風團,水池的尺度太小了,科裡奧利力對水池中漩渦的方向幾乎不起作用。
我在網上看了一些在赤道線上、在赤道南面,以及在赤道北面所作的水流漩渦實驗,結果也不盡相同。這些實驗往往沒有徹底排除水流的初始動力以及盛水容器的結構等因素的影響,實驗結果的可信程度值得商榷。
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作者簡介:施慶豐。詩人,物理學者。如果想了解更多作者的詩歌,可以在今日頭條上搜索“施慶豐原創作品”或者在百度上搜索“施慶豐 詩人”。感謝您的閱讀。
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