地轉(zhuǎn)偏向力是什么?為什么會(huì)與風(fēng)向垂直?
地轉(zhuǎn)偏向力是什么?為什么會(huì)與風(fēng)向垂直?
物理人氣:910 ℃時(shí)間:2020-03-21 23:06:57
優(yōu)質(zhì)解答
地球自轉(zhuǎn)偏向力(簡(jiǎn)稱地轉(zhuǎn)偏向力),是指地球上一切作水平運(yùn)動(dòng)的物體,由于地球自轉(zhuǎn)而發(fā)生偏向的一種力.這種水平運(yùn)動(dòng)的偏向力,最早是法國(guó)數(shù)學(xué)家科里奧利加以研究和確定的,故又稱科里奧利力 由物理學(xué)知道,如果質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于以勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)的參照系運(yùn)動(dòng),則該質(zhì)點(diǎn)要受到一種慣性力的作用,該慣性力依賴于相對(duì)速度和參照系的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度以及質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量,這種慣性力稱為科里奧利力.同理,由于地球的自轉(zhuǎn),當(dāng)物體相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)時(shí),對(duì)于站在地面上的觀察者來(lái)說(shuō),感到物體運(yùn)動(dòng)的方向發(fā)生了改變,設(shè)想物體受到一力的作用,此力稱為地轉(zhuǎn)偏向力,也就是物理學(xué)中的科里奧利力.地球除繞太陽(yáng)作公轉(zhuǎn)外,還不停地繞地軸作逆時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn),其地轉(zhuǎn)角速度以Ω表示,它的大小為:Ω= 7.29× l0-5(弧度/秒) Ω的方向是沿著地軸垂直于北極點(diǎn)地平面向上(這里的“日”是指恒星日·,一恒星日等于23時(shí)56分).由于地球的自轉(zhuǎn),使各處的地平面發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).就北半球來(lái)說(shuō),以極地平面為例,由于地球的旋轉(zhuǎn)使極地地平面產(chǎn)生一個(gè)繞它的垂直軸作逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)動(dòng),它的角速度就是地轉(zhuǎn)角速度.若有物體相對(duì)于極地地面運(yùn)動(dòng)時(shí),站在地面上的觀察者會(huì)感到物體受到一個(gè)平行于地平面的力的作用,這個(gè)力稱為水平地轉(zhuǎn)偏向力.再以赤道平面為例,在赤道上,與其上任何一點(diǎn)相切的地平面都隨著地球的自轉(zhuǎn)而繞著穿過(guò)這一點(diǎn)與地軸相平行的一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng).只有水平方向的角速度.地球自轉(zhuǎn)時(shí),赤道地平面的東邊一側(cè)“下降”,而西邊一側(cè)“上升”.若有物體相對(duì)于地平面運(yùn)動(dòng)時(shí),地球上的觀察者感到向東運(yùn)動(dòng)的物體受到向上的力的作用,而向西運(yùn)動(dòng)的物體,受到向下的力的作用.所以認(rèn)為在赤道平面上運(yùn)動(dòng)的物體只受到垂直方向力的作用,此力即為垂直地轉(zhuǎn)偏向力.在赤道和極地之間的各緯度上,由于地球的自轉(zhuǎn),使其各處的地平面產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng).此轉(zhuǎn)動(dòng)可分解看成一個(gè)繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)(相當(dāng)于極地平面的情況)和一個(gè)繞水平軸的轉(zhuǎn)動(dòng)(相當(dāng)于赤道平面的情形).地轉(zhuǎn)角速度在垂直和水平兩個(gè)方向均有分量.所以,若物體要同時(shí)受到垂直和水平兩個(gè)方向的作用.因此認(rèn)為在中間緯度地區(qū)運(yùn)動(dòng)的物體,既受水平地轉(zhuǎn)偏向力的作用,又受垂直地轉(zhuǎn)偏向力的作用.上面從地平面日轉(zhuǎn)動(dòng)分析了地轉(zhuǎn)偏向力的物理意義.此力是站在轉(zhuǎn)動(dòng)地球上的觀察者 感動(dòng)到的由于地球自轉(zhuǎn)而作用于相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)的空氣質(zhì)點(diǎn)上的力.
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