圖解地轉(zhuǎn)偏向力

陳海波

（徐州高等師范學(xué)校，江蘇 徐州 221116）

現(xiàn)行高中地理新課標(biāo)幾個(gè)版本教材中介紹的關(guān)于三圈環(huán)流、季風(fēng)環(huán)流、氣旋與反氣旋的形成，以及洋流的偏轉(zhuǎn)與河流的侵蝕和沉積等許多自然地理現(xiàn)象，都與地球自轉(zhuǎn)偏向力（以下簡稱地轉(zhuǎn)偏向力）的存在和影響密切相關(guān)。由于地轉(zhuǎn)偏向力涉及物理學(xué)中的力學(xué)知識，在地理教材中介紹甚少，因此關(guān)于其成因的講解一直被有意或無意地忽視。改變學(xué)科本位，加強(qiáng)學(xué)科間知識的聯(lián)系和滲透；重視科學(xué)教育，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，是新課程的基本要求。因此，在地理課堂教學(xué)中正確直觀地認(rèn)知地轉(zhuǎn)偏向力的成因是非常必要的。

一、地轉(zhuǎn)偏向力的影響因素

地轉(zhuǎn)偏向力，因地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。地轉(zhuǎn)偏向力的存在，造成了沿地球表面水平運(yùn)動的物體其運(yùn)動方向會發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)的規(guī)律具體表現(xiàn)為：北半球的向右偏，南半球的向左偏，沿赤道運(yùn)動的物體其運(yùn)動方向則不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。綜合來看，地球不停地自西向東的自轉(zhuǎn)、地表水平方向運(yùn)動物體的慣性和衡量地表方向的坐標(biāo)參考系是影響地球表面運(yùn)動物體方向發(fā)生的偏轉(zhuǎn)三個(gè)要素。

1.地球不停地自西向東的自轉(zhuǎn)

地球一刻不停地自西向東自轉(zhuǎn)，球體表面上的每一個(gè)點(diǎn)都繞著假想的地軸自西向東作圓周運(yùn)動。由于同一緯度上的點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)劃過的弧長相等，因而線速度也相等；不同緯度上的點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)劃過的弧長不等，因而線速度也不等。不同緯度處點(diǎn)的線速度的變化規(guī)律是隨著緯度的增大而減小，赤道處最大，約為每小時(shí)1670千米；南北極點(diǎn)因位于地軸上，不隨地球自轉(zhuǎn)而運(yùn)動，因而線速度最小，為零。

2.地表水平方向運(yùn)動物體的慣性

牛頓第一定律告訴我們，地球上所有運(yùn)動的物體都具有保持其運(yùn)動狀態(tài)不變的屬性，即慣性。也就是說，地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)，某一相對地面水平運(yùn)動的物體具有兩種慣性，一是物體相對地面運(yùn)動的慣性，二是隨地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動的慣性。在這兩種慣性作用下，運(yùn)動物體既要保持其相對地面向前運(yùn)動的狀態(tài)，又要保持隨地球自西向東自轉(zhuǎn)運(yùn)動的狀態(tài)。需要特別說明的是，因受地球自轉(zhuǎn)線速度差異的影響，不同緯度處運(yùn)動的物體自西向東慣性運(yùn)動的速度是不同的，低緯度的快，高緯度的慢。

3.衡量地表方向的坐標(biāo)參考系

衡量地表方向的坐標(biāo)參考系是經(jīng)緯線，其中緯線指示地球上的東西方向，經(jīng)線指示地球上南北方向。需要說明的是，由于所有的緯線都是封閉的圓圈，因此任一緯線上的東西方向都是無限的，順著地球自轉(zhuǎn)的方向就是向東，反之方向就是向西；由于所有的經(jīng)線都分別向北或向南收縮于北極點(diǎn)和南極點(diǎn)，因此任一經(jīng)線上的南北方向都是有限的，沿著經(jīng)線向北極點(diǎn)的運(yùn)動方向就是向北，反之就是向南。不同緯度處的東西方向是平行的，不同經(jīng)度處的南北方向是不平行的。

以上三個(gè)影響因素在地轉(zhuǎn)偏向力產(chǎn)生過程中所起的作用是不同的，地球的自轉(zhuǎn)和物體相對地面的運(yùn)動是條件，地球上的經(jīng)緯線則是判斷運(yùn)動物體方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的方向參考系。

二、地轉(zhuǎn)偏向力的圖解過程

1.南北方向運(yùn)動物體的偏轉(zhuǎn)

地球不停地自西向東自轉(zhuǎn)，在同一半球，當(dāng)相對地面運(yùn)動的物體沿經(jīng)線由較低緯度向較高緯度運(yùn)動時(shí)，物體一方面保持了相對地面運(yùn)動的慣性，另一方面保持了低緯地區(qū)相對較大線速度的慣性，正是這種慣性使物體向東運(yùn)動的速度超前于高緯地面而有向東一側(cè)偏轉(zhuǎn)的趨勢，如圖一所示。同理，如果物體沿經(jīng)線由較高緯度向較低緯度運(yùn)動，則其在高緯獲得的較小線速度的慣性同樣被保持下來，因落后于低緯地面而有向西一側(cè)偏轉(zhuǎn)的趨勢，如圖二所示。按照牛頓運(yùn)動定律，這種由于地球自轉(zhuǎn)而導(dǎo)致運(yùn)動物體方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力就是地轉(zhuǎn)偏向力。

圖一 由低緯向高緯運(yùn)動物體的水平偏轉(zhuǎn)

圖二 由高緯向低緯運(yùn)動物體的水平偏轉(zhuǎn)

由物體南北方向運(yùn)動的情況來看，關(guān)于地轉(zhuǎn)偏向力對運(yùn)動物體方向的影響可以得出如下結(jié)論：

（1）南北半球運(yùn)動物體的偏轉(zhuǎn)方向不同，如果沿著物體運(yùn)動的方向看，則北半球的將向右偏，南半球的將向左偏。

（2）由低緯向高緯與由高緯向低緯運(yùn)動物體的偏向程度不同，前者較大，后者較小。

2.東西方向運(yùn)動物體的偏轉(zhuǎn)

圖三 自西向東運(yùn)動物體的水平偏轉(zhuǎn)

圖四 自東向西運(yùn)動物體的水平偏轉(zhuǎn)

地球不停地自西向東自轉(zhuǎn)，同一條經(jīng)線上的物體，當(dāng)相對地面自西向東沿緯線運(yùn)動時(shí)，物體一方面保持了隨地球一起自西向東運(yùn)動的慣性，另一方面也保持了自身相對地面自西向東運(yùn)動的慣性，正是由于這兩種慣性的疊加，使物體在不同緯度處向東運(yùn)動相同的距離后，南半球和北半球運(yùn)動的物體其運(yùn)動方向都發(fā)生了變化，赤道處則沒有變化，如圖三所示。同理，如果運(yùn)動物體自東向西沿緯線運(yùn)動相同的距離后，則在兩種慣性的共同作用下，南半球和北半球運(yùn)動的物體其運(yùn)動方向也都發(fā)生了變化，而赤道處則仍然沒有變化，如圖四所示。按照牛頓運(yùn)動定律，這種由于地球自轉(zhuǎn)而導(dǎo)致運(yùn)動物體方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力也是地轉(zhuǎn)偏向力。

由物體東西方向運(yùn)動的情況來看，關(guān)于地轉(zhuǎn)偏向力對運(yùn)動物體方向的影響可以得出如下結(jié)論：

（1）南北半球運(yùn)動物體的偏轉(zhuǎn)方向不同，如果沿著物體運(yùn)動的方向看，則北半球的將向右偏，南半球的將向左偏。

（2）高緯度處運(yùn)動物體與低緯度處運(yùn)動物體的偏向程度不同，前者較大，后者較小，赤道處則沒有偏向。

三、地轉(zhuǎn)偏向力的屬性歸納

地球表面水平運(yùn)動的物體其初始運(yùn)動方向要么是南北方向，要么是東西方向，要么就是南北方向和東西方向的疊加。也就是說，地球表面水平運(yùn)動的物體在初始運(yùn)動后都要不同程度地受到地轉(zhuǎn)偏向力的影響。由南北方向運(yùn)動物體的偏轉(zhuǎn)和東西方向運(yùn)動物體的偏轉(zhuǎn)情況來看，關(guān)于地轉(zhuǎn)偏向力的屬性可以大致歸納如下：

1.地轉(zhuǎn)偏向力只對地表水平運(yùn)動物體的運(yùn)動方向有影響，而對靜止的物體則沒有影響。

2.地轉(zhuǎn)偏向力是一種慣性力，它只改變運(yùn)動物體的方向，而不改變運(yùn)動物體的速度。

3.地轉(zhuǎn)偏向力對南北半球運(yùn)動物體的影響是不同的。如果沿著物體運(yùn)動的方向看，則北半球的物體將向右偏，南半球的將向左偏，沿赤道運(yùn)動的物體則不發(fā)生偏向。

4.地轉(zhuǎn)偏向力對由低緯向高緯和由高緯向低緯運(yùn)動物體偏向的影響不同，前者較大，后者較小。

5.地轉(zhuǎn)偏向力對高緯度處運(yùn)動物體與低緯度處運(yùn)動物體偏向的影響不同，前者較大，后者較小。

［1］朱慕菊.走進(jìn)新課程［M］.北京師范大學(xué)出版社，2002.6：4，20.

［2］陳海波.地轉(zhuǎn)偏向力認(rèn)知研究［J］.和田師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2010.3.

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