地轉(zhuǎn)偏向力的研究

劉崗毅+王永越

【摘要】 地轉(zhuǎn)偏向力作為一種神奇的自然力量，一直是地理科學(xué)廣泛研究的對象。這種來自于偶然發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)大力量，對地球的影響是巨大的：小到火箭、高射炮發(fā)射時(shí)的軌跡，大道季風(fēng)、洋流的成因，都與其有密切的關(guān)聯(lián)。本文從地轉(zhuǎn)偏向力的成因入手，著重分析了地轉(zhuǎn)偏向力的實(shí)質(zhì)，并最終得出結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】 地理科學(xué) 經(jīng)緯度 赤道 慣性力 地轉(zhuǎn)偏向力

一、綜述

眾所周知，在地球上（赤道、兩極另作考慮）運(yùn)動的物體，總會受到一個(gè)來自側(cè)面的力的作用，我們把這個(gè)力稱作地轉(zhuǎn)偏向力。

在大多數(shù)中學(xué)地理課本上，它被描述為：在北半球運(yùn)動的物體，會受到一個(gè)向右的力；在南半球運(yùn)動的物體，會受到一個(gè)向左的力；在赤道上運(yùn)動的物體則不受此力作用。這樣說，的確方便學(xué)生的記憶與試題解答，但如果我們就地轉(zhuǎn)偏向力進(jìn)行深入探究，從它的成因和實(shí)質(zhì)上解釋我們會發(fā)現(xiàn)：課本上的這種說法，從嚴(yán)格意義上講是不全面的，甚至可以說是錯誤的。

二、對地轉(zhuǎn)偏向力成因的探究

地轉(zhuǎn)偏向力，顧名意義是由地球自轉(zhuǎn)引起的，是科氏力在沿地球表面方向的一個(gè)分力。

因?yàn)樵诶硐霠顟B(tài)下，地球上一運(yùn)動的物體，它在運(yùn)動時(shí)所受的力都可以被簡單分解為縱向和橫向的兩個(gè)力（或只受其中之一作用），所以我們在研究時(shí)，也可以只探究這兩個(gè)方向。

2.1 縱向

以北半球?yàn)槔?，地球在自轉(zhuǎn)過程中，高緯度地方的線速度要低于低緯度的地方。也就是說，在北邊時(shí)的線速度與在靠南位置的線速度相比就會較慢，所以在物體由北向南運(yùn)動時(shí)，由于慣性的作用，這個(gè)物體的宏觀表現(xiàn)就是向右偏轉(zhuǎn)。同樣的道理，當(dāng)一個(gè)物體由南向北運(yùn)動時(shí)，從高線速度到相對較低的線速度。由于速度超前，所以要向右偏以抵消這一差異。

同理，在南半球也是如此，只不過慣性的作用方向改為向左。

2.2 橫向

以北半球?yàn)槔?，在地球自轉(zhuǎn)過程中，物體在水平方向上的離心力和向心力相互抵消，由于旋轉(zhuǎn)平面中心與引力中心（即地心）不在同一水平面上，所以物體會向赤道方向偏轉(zhuǎn)。那么這就存在一個(gè)問題，由于是向赤道方向偏轉(zhuǎn)，那么在北半球由東向西，南半球由西向東的物體豈不是偏轉(zhuǎn)方向存在了異常？這種情況在學(xué)術(shù)界一直存在爭議，但我個(gè)人認(rèn)為這種反常情況是容許存在的，地理應(yīng)當(dāng)遵循物理學(xué)原理。

2.3 赤道上

赤道上僅存在東西方向，也就是上文提到的橫向的一種特殊情況。在赤道上由于兩心重合，所以不會受到力的作用。

2.4 由此我們可得如下公式

F=2mVωsinψ

其中：

m為質(zhì)量；

V為運(yùn)動速度（水平）分量；

ω為地球自轉(zhuǎn)角速度；

ψ為物體所處緯度；

F為地轉(zhuǎn)偏向力的大小。

三、地轉(zhuǎn)偏向力的實(shí)質(zhì)

從有關(guān)地轉(zhuǎn)偏向力成因的描述以及公式可以看出：只有物體在水平運(yùn)動時(shí)，才有可能受到一個(gè)實(shí)實(shí)在在的力的作用。而當(dāng)物體縱向運(yùn)動時(shí)，它的偏轉(zhuǎn)只能用慣性來解釋?？晌覀冎溃瑧T性是物體本身的一種屬性，并不是力，只是一種物體保持原來運(yùn)動狀態(tài)的傾向。

雖然它不是力，但它卻對地轉(zhuǎn)偏向的方向上起到了重要的作用。例如那個(gè)學(xué)術(shù)爭議問題，在現(xiàn)實(shí)中，自然條件下沒有精準(zhǔn)的正東正西的運(yùn)動，那么慣性力也會將其拉向正常方向的。

四、結(jié)論

在自然條件下，物體在地球上運(yùn)動時(shí)的確符合符合課本上所給的定義。但在成因描述上，課本未能給予最精確的解釋?，F(xiàn)在我們知道，地轉(zhuǎn)偏向力很大程度上不僅僅是力的產(chǎn)物，而是在力和慣性力的共同作用下形成的。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]徐春堂. 地轉(zhuǎn)偏向力的實(shí)質(zhì)、大小、影響及應(yīng)用研究[J].棗莊學(xué)院學(xué)報(bào).2006年05期

[2]陳菊絨. 地理教學(xué)中如何使學(xué)生理解地轉(zhuǎn)偏向力[J].大眾科技.2010年01期

[3]何順清. 中學(xué)地理教學(xué)中關(guān)于地轉(zhuǎn)偏向力問題[J].教育與進(jìn)修.1983年04期

[4]劉杰.張寧. 地轉(zhuǎn)偏向力演示實(shí)驗(yàn)的再思考[J].中國校外教育.2016年9月16日