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洗手盆里漩渦如何形成? 你老師的解釋是錯誤的!

洗手盆里漩渦如何形成? 你老師的解釋是錯誤的!



相信大家都曾注意過,家裡洗臉池在排水時總會形成漩渦。有不少中學地理老師將其解釋為地轉偏向力的結果:在北半球順時針轉動,在南半球逆時針轉動。

洗手盆里漩渦如何形成? 你老師的解釋是錯誤的!



在電影《金蟬脫殼》中,史泰龍飾演的經驗豐富的越獄專家正是根據排水口漩渦的轉動方向來判斷監獄的地理位置,最終逃出生天的。


可以說這是一個長期的經典錯誤!

什麼是地轉偏向力?

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地轉偏向力是由於地球自轉而使地球表面運動物體受到與其運動方向相垂直的力,全稱地球自轉偏向力 。地轉偏向力不會改變地球表面運動物體的速率(速度的大小),但可以改變運動物體的方向。


地轉偏向力有多大?

[F=2mvωsinφ]


地轉偏向力大小的計算公式是:F=2mvωsinφ。m、v是物體的質量、速度,ω是地球自轉的角速度,φ是物體所處的緯度。


我們不妨用這個公式估算一下排水口的水受到地轉偏向力的大小,假設水流運動的速度為10m/s,在地轉偏向力最大的兩極地區(非極點,極點角速度為0),水質點因地轉偏向力而產生的加速度僅為0.001454m/s^2,相比之下,重力加速度為10m/s^2 .可以說地轉偏向力對排水口水流方向的影響微乎其微,根本難以產生可以觀察到的效果。

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實際上,排水口的漩渦更大程度上是隨機擾動和排水口構造所影響的,可以順時針、也可以逆時針旋轉。跟地轉偏向力沒有太大關係。其實是源於角動量守恆的結果,猶如花樣滑冰運動員,收緊胳膊時,身體高速旋轉一樣。

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即便在龍捲風尺度上,地轉偏向力對它旋轉的方向也沒什麼貢獻,北半球龍捲風順時針和逆時針的都有,有時候還會同時出現。

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雖然在小的空間尺度上,地轉偏向力微乎其微,難以嶄露頭角,但是在大的時空尺度上,地轉偏向力可以展現出不容忽視的力量:北半球的颱風都是逆時針旋轉,南半球的颱風都是逆時針旋轉,就是受到南北半球相反地轉偏向力的影響造成的。北半球的單行鐵軌右軌磨損的較厲害也是地轉偏向力長期作用的結果。

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