夠詳細(xì)吧?
地球上水平運(yùn)動的物體,無論朝著哪個方向運(yùn)動,都會發(fā)生偏向：在北半球向右偏,在南半球向左偏,這種現(xiàn)象稱作地球自轉(zhuǎn)偏向力.物體靜止時,不受地轉(zhuǎn)偏向力的作用,地轉(zhuǎn)偏向力是地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動影響的結(jié)果,當(dāng)物體運(yùn)動時,由于其本身的慣性作用,總是力圖保持其原來的運(yùn)動方向和運(yùn)動速度,地轉(zhuǎn)偏向力的方向同物體運(yùn)動的方向相垂直,并且對物體的運(yùn)動方向產(chǎn)生一定影響,使之向右或向左偏轉(zhuǎn).地球自轉(zhuǎn)的線速度各地不同,在北半球,當(dāng)氣流自北向南運(yùn)動時,即從自轉(zhuǎn)速度較小的緯度吹向自轉(zhuǎn)線速度較大的緯度,這時,氣流會偏離始發(fā)時的經(jīng)線,發(fā)生向右偏,即原來的北風(fēng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北風(fēng)；其他情形也是同樣的道理.在赤道上作水平運(yùn)動的物體不會發(fā)生偏向現(xiàn)象,因?yàn)槌嗟郎系淖赞D(zhuǎn)偏向力為零.
風(fēng)在氣壓梯度力的作用下吹起來了.可是出人意料,風(fēng)一旦起步行走,卻并不朝著氣壓梯度力所指的方向從高壓一邊直接邁向低壓一邊,而是不斷地偏轉(zhuǎn)它的方向,在北半球向右偏轉(zhuǎn),在南半球則向左偏轉(zhuǎn).這是無數(shù)次觀測早已證明了客觀事實(shí).
可見,一定還有一種什么力量從風(fēng)的一側(cè)拉著它轉(zhuǎn)向.
經(jīng)過人們深入實(shí)踐和研究,這種力終于找到了.這就是地轉(zhuǎn)偏向力.這個名稱的本身就已告訴我們：促使風(fēng)向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力量原來是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)而引起的.在不停地旋轉(zhuǎn)著的地球上,受地轉(zhuǎn)偏向力作用的不僅是風(fēng),一切相對于地面運(yùn)動著的物體都受到它的作用,不過因?yàn)榈剞D(zhuǎn)偏向力和物體受到的其他力比較起來極為渺小,不為人們覺察罷了.盡管如此,在經(jīng)歷了漫長的歲月以后,地轉(zhuǎn)偏向力還是在地球上某些地方留下了它的痕跡.人們發(fā)現(xiàn),沿著水流的方向,在北半球,河流的右岸往往比左岸陡峭；在南半球,河流的左岸比右岸陡峭.這是地轉(zhuǎn)偏向力存在的一個見證.這種水流對左右岸沖刷作用的差異是微不足道的,但河里的水日夜奔流,一千年,一萬年,一億年,就會顯現(xiàn)出來的.
那末地球自轉(zhuǎn)怎么會產(chǎn)生偏向力的呢?
要解答這個問題,先來做一個實(shí)驗(yàn)：
用紙板做一個圓盤,把圓盤的中心固定起來,使它能夠轉(zhuǎn)動,再準(zhǔn)備一支鉛筆、一把直尺就行了.把直尺放在圓盤上,隨便取什么方向都行.然后讓鉛筆緊靠直尺的邊沿在圓盤上前進(jìn).這時候筆尖在圓盤上留下痕跡AB當(dāng)然是一條直線.這說明在不轉(zhuǎn)動的圓盤上,運(yùn)動著的筆尖完全遵循你手用力的方向前進(jìn),并沒有什么偏向力來干擾.
但如把圓盤轉(zhuǎn)動起來而使直尺仍保持原來的位置固定不動,偏向力就馬上顯示出它的作用來,你請助手以逆時針的方向來轉(zhuǎn)動圓盤,你仍和剛才一樣,讓鉛筆尖緊挨著直尺邊沿前進(jìn),前進(jìn)的方向,按上下左右各個方向都可試一試.當(dāng)筆尖從直尺邊沿的起跑點(diǎn)A跑至B處時,圓盤已轉(zhuǎn)動了一個角度,圓盤上筆尖下的起跑點(diǎn)A轉(zhuǎn)到A′的,結(jié)果筆尖在圓盤上留下的痕跡A′B便不是直線,而是一條不斷向右偏轉(zhuǎn)的曲線.如果你的助手按照順時針方向來轉(zhuǎn)動圓盤,那么筆尖在圓盤上留下的足跡是一條不斷向左偏轉(zhuǎn)的曲線.
這時候?qū)χ背邅碚f,筆尖的運(yùn)動始終呈直線狀態(tài),因?yàn)樗冀K沒有離開直尺的邊沿呀!但是對轉(zhuǎn)動著的圓盤來說,筆尖的運(yùn)動明明是曲線運(yùn)動.
地球一刻不停地自轉(zhuǎn),人們腳下踩著的大地就好象是一只轉(zhuǎn)動著的大圓盤.從北極上空往下望,這只大圓盤以逆時針方向在運(yùn)轉(zhuǎn)；從南極上空往下望,這只大圓盤運(yùn)轉(zhuǎn)的方向則是順時針的.走在這只大圓盤上的空氣―風(fēng),之所以發(fā)生偏向,就是由于風(fēng)與轉(zhuǎn)動著的地面發(fā)生了相對運(yùn)動.長年累月的水流,能在兩岸顯現(xiàn)出偏向力的作用,也正是因?yàn)樗鼈兣c轉(zhuǎn)動著的地面之間產(chǎn)生相對運(yùn)動的結(jié)果.
這樣看來,風(fēng)偏離氣壓梯度力的方向,并不是真有一個什么力量在起作用.地轉(zhuǎn)偏向力不過是人們?yōu)榱吮阌趯@種偏向現(xiàn)象進(jìn)行研究而假想的一種力.這種假想的力與風(fēng)向是垂直的,在北半球指向風(fēng)向的右側(cè),而在南半球指向風(fēng)向的左側(cè).由于它只說明空氣和轉(zhuǎn)動著的地面之間存在相對運(yùn)動,而并不是作用于空氣的實(shí)際的力,因此只能使風(fēng)向偏轉(zhuǎn),而不能使風(fēng)起動,也不能使已經(jīng)起動的風(fēng)改變速率.風(fēng)的起動和快慢,都取決于氣壓.如果氣壓梯度力等于零,風(fēng)無從產(chǎn)生,也就談不上與地面之間的相對運(yùn)動,地轉(zhuǎn)偏向力也不復(fù)存在.而有了氣壓梯度力,也必然會相應(yīng)地產(chǎn)生風(fēng),從而也產(chǎn)生地轉(zhuǎn)偏向力,而且風(fēng)愈大,產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)偏向力也愈大.
風(fēng)在氣壓梯度力作用下被推向低氣壓一側(cè),當(dāng)風(fēng)一旦起步向前,地轉(zhuǎn)偏向力立刻產(chǎn)生,并把風(fēng)拉向右邊（如左圖）.風(fēng)在氣壓梯度力的持續(xù)推動下加快速度,越吹越大,地轉(zhuǎn)偏向力也跟著加大,使勁地拉著風(fēng)向右偏轉(zhuǎn)（如右下圖）.由于地轉(zhuǎn)偏向力的方向與風(fēng)向時刻保持垂直,于是在拉轉(zhuǎn)風(fēng)向的同時,地轉(zhuǎn)偏向力本身也不斷向右偏轉(zhuǎn),也就是越來越轉(zhuǎn)到氣壓梯度力的反方向去.當(dāng)風(fēng)向被拉轉(zhuǎn)到和氣壓梯度力的方向成90度的角度時,雖然氣壓梯度力依舊存在,且和先前一樣大小,但在風(fēng)的方向上有效分力已等于零,因而風(fēng)不再受力的作用速,而靠著慣性等速前進(jìn).這時候地轉(zhuǎn)偏向力也正好轉(zhuǎn)到了氣壓梯度力的背后,矛盾著的雙方大小相等,方向相反.從先前的不平衡狀態(tài)進(jìn)行平衡狀態(tài),于是風(fēng)向也不再偏轉(zhuǎn).由圖顯然看出,在平衡狀態(tài)下,風(fēng)向與等壓線保持平行.
自從發(fā)現(xiàn)了這種平衡規(guī)律,給氣象工作者帶來許多方便.氣壓和風(fēng)的關(guān)系變得這樣密切：知道了氣壓的分布就可以推知風(fēng)的分布；同樣,知道了風(fēng)的分布也可反過來推知?dú)鈮旱姆植?為了便于記憶,人們把氣壓與風(fēng)的關(guān)系概括成這樣的定律：風(fēng)速與氣壓梯度成正比；風(fēng)向與等壓線平行,在北半球,背風(fēng)而立,高氣壓在右,低氣壓在左；南半球則相反.
舉例來說,在氣壓分布中,北京附近等壓線呈西南到東北走向,高氣壓在東南側(cè),低氣壓在西北側(cè),按前面總結(jié)的規(guī)律,就可以推測北京吹的是西南風(fēng),而上海附近等壓線呈東西走向,高氣壓在北側(cè),低氣壓在南側(cè),按規(guī)律應(yīng)該吹東風(fēng).再看,上海附近的等壓線比北京附近稀疏,因此上海的風(fēng)應(yīng)比北京小.又如,北京吹北風(fēng)而上海吹南風(fēng),按規(guī)律,兩地附近的等壓線分布,都應(yīng)該是南北向的,但在北京附近的氣壓西側(cè)高于東側(cè),而上海則相反.又由于上海的風(fēng)力比北京為大,因此上海附近的氣壓梯度比北京大,等壓線也比北京附近密集.
大氣就象一個自動調(diào)節(jié)器一樣,氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力間的平衡與不平衡可以自動調(diào)整.雖然很難達(dá)到絕對的平衡,實(shí)際風(fēng)也很難和等壓線保持絕對的平行,但風(fēng)向始終在等壓線兩則偏離得不太遠(yuǎn).因而理論上的風(fēng)與實(shí)際上的風(fēng)仍然非常近似,氣壓與風(fēng)的關(guān)系一直被廣大氣象臺站作為大氣運(yùn)動規(guī)律而被利用著.