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地转偏向力与黄河改道  

2015-01-21 07:41:55|  分类: 感怀自然 |  标签: |举报 |字号 订阅

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地转偏向力与黄河改道
秋雨
  地转偏向力是指地球上一切作水平运动的物体,由于地球自转而发生偏向的一种力。地转偏向力是由法国数学家古斯塔·加斯佩德·科里奥利于公元1835年研究发现的。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,于是便设想物体受到一种力的作用,此力就被称为地转偏向力,也就是物理学中的科里奥利力。
  在北半球,假若一物体自南向北运动,物体起始时地面向东偏移的线速度大,末了地面向东偏移的线速度小,由于惯性物体仍保持原来向东比较快的线速度,于是站在地球上看物体前进的方向也就向东边偏离原来经线的方向;假若一物体自北向南运动,物体起始时地面向东偏移的线速度慢,末了地面向东偏移的线速度快,由于惯性物体仍保持原来向东比较慢的线速度,于是站在地球上看物体前进的方向也就向西边偏离原来经线的方向。物体移动的速度越快,其偏离得也就越多,且都是向移动方向的右侧偏移。在南半球,其结果正好相反,物体会向移动方向的左侧偏移。

由于地球的旋转,使北极地平面产生了一个绕地轴作逆时针方向的转动,南极地平面产生一个绕地轴作顺时针方向的转动,它的角速度就是地转角速度。如果有物体相对于极地平面运动时,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作用,这个力称为水平地转偏向力。水平地转偏向力在北极为逆时针,在南极为顺时针。

由于地球的旋转,使赤道地平面产生一个绕与地轴垂直的平面方向的转动,而只有水平方向的角速度。如果有物体相对于赤道地平面运动时,站在地平面上的观察者会感到向东运动的物体受到向上的力作用,而向西运动的物体受到向下的力作用。这个力称为垂直地转偏向力。航天器总是向东发射,就是因为这一原因。

赤道与极地之间的各纬度上,相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力,既有垂直地转偏向力,也有水平地转偏向力。地转偏向力是由于地球自转而产生的力,它不是真正的力,而是惯性力。地转偏向力只在物体相对于地面有运动时才产生,只能改变物体运动的方向,不能改变物体运动的速度。其值正比于运动速度,随纬度升高而增大,赤道附近运动物体不受偏向力的影响。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。

受地转偏向力的影响,北半球的河流总是冲刷右岸,由于古代生产力低下,只能任凭河流自由弯曲,弯曲到一定程度,量变达到质变,河流开始改道。古往今来,自从大河的形成,直到汉代变成黄河,一直到宋元明清,黄河一次一次地改道,均是向南向东移动,不可能向北向西反着地转偏向力改道,宋代的北流东流变更,是人为的结果。地转偏向力对地球上所有运动着的物体都有作用,北半球铁路如果总是行驶一个方向的列车,右侧的铁轨会先坏。大气的运动由于受地转偏向力的影响,从而形成了大气中的各种环流,中纬度形成了西风带。

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