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水池放水,為什么會(huì)產(chǎn)生旋渦?

來(lái)源:新能源網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-17 14:39:32
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水池放水,為什么會(huì)產(chǎn)生旋渦?熱心網(wǎng)友:地球自轉(zhuǎn)阿熱心網(wǎng)友:因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)造成的偏心力,提示樓主,在南半球和北半球如果水池放水漩渦的方向是不一樣的 回答者:ha熱心網(wǎng)友:地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的

熱心網(wǎng)友:地球自轉(zhuǎn)阿

熱心網(wǎng)友:因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)造成的偏心力,提示樓主,在南半球和北半球如果水池放水漩渦的方向是不一樣的 回答者:ha

熱心網(wǎng)友:地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向心力。

熱心網(wǎng)友:是地轉(zhuǎn)偏向力作用的結(jié)果

熱心網(wǎng)友:地球自轉(zhuǎn)

熱心網(wǎng)友:地球自轉(zhuǎn)

熱心網(wǎng)友:地球上水平運(yùn)動(dòng)的物體,無(wú)論朝著哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng),都會(huì)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(shí),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(dòng)影響的結(jié)果,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),由于其本身的慣性作用,總是力圖保持其原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度,地轉(zhuǎn)偏向力的方向同物體運(yùn)動(dòng)的方向相垂直,并且對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí),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(shí),氣流會(huì)偏離始發(fā)時(shí)的經(jīng)線,發(fā)生向右偏,即原來(lái)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(dòng)的物體不會(huì)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(lái)了??墒浅鋈艘饬?,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(wú)數(shù)次觀測(cè)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(guò)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(gè)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(lái)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(duì)于地面運(yùn)動(dòng)著的物體都受到它的作用,不過(guò)因?yàn)榈剞D(zhuǎn)偏向力和物體受到的其他力比較起來(lái)極為渺小,不為人們覺察罷了。盡管如此,在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)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(gè)見證。這種水流對(duì)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(wàn)年,一億年,就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)的。 那末地球自轉(zhuǎn)怎么會(huì)產(chǎn)生偏向力的呢? 要解答這個(gè)問(wèn)題,先來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn): 用紙板做一個(gè)圓盤,把圓盤的中心固定起來(lái),使它能夠轉(zhuǎn)動(dòng),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(shí)候筆尖在圓盤上留下痕跡AB當(dāng)然是一條直線。這說(shuō)明在不轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤上,運(yùn)動(dòng)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(lái)干擾。 但如把圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)而使直尺仍保持原來(lái)的位置固定不動(dòng),偏向力就馬上顯示出它的作用來(lái),你請(qǐng)助手以逆時(shí)針的方向來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)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(shí),圓盤已轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)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(shí)針方向來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)候?qū)χ背邅?lái)說(shuō),筆尖的運(yùn)動(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)著的圓盤來(lái)說(shuō),筆尖的運(yùn)動(dòng)明明是曲線運(yùn)動(dòng)。 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(dòng)著的大圓盤。從北極上空往下望,這只大圓盤以逆時(shí)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(shí)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(dòng)著的地面發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)。長(zhǎng)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(dòng)著的地面之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 這樣看來(lái),風(fēng)偏離氣壓梯度力的方向,并不是真有一個(gè)什么力量在起作用。地轉(zhuǎn)偏向力不過(guò)是人們?yōu)榱吮阌趯?duì)這種偏向現(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(shuō)明空氣和轉(zhuǎn)動(dòng)著的地面之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),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(dòng),也不能使已經(jīng)起動(dòng)的風(fēng)改變速率。風(fēng)的起動(dòng)和快慢,都取決于氣壓。如果氣壓梯度力等于零,風(fēng)無(wú)從產(chǎn)生,也就談不上與地面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),地轉(zhuǎn)偏向力也不復(fù)存在。而有了氣壓梯度力,也必然會(huì)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(dòng)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(shí)刻保持垂直,于是在拉轉(zhuǎn)風(fēng)向的同時(shí),地轉(zhuǎn)偏向力本身也不斷向右偏轉(zhuǎn),也就是越來(lái)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(shí),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(shí)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(lái)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(guò)來(lái)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(lái)說(shuō),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(cè)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(gè)自動(dòng)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(dòng)調(diào)整。雖然很難達(dá)到絕對(duì)的平衡,實(shí)際風(fēng)也很難和等壓線保持絕對(duì)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(tái)站作為大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律而被利用著。

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