对北半球漩涡方向产生原因的直观分析.docVIP

当我们在北半球的浴缸里拔掉塞子并观察水流产生的漩涡方向时，一般情况下会看到水流的漩涡方向为逆时针，对于这个现象中存在的原理网上有很多解释，这些解释不是太专业就是太笼统，下面就试着对该现象做一个较为直观地解释，希望能够对大家有所帮助。 都知道漩涡的方向与地球的自转有关，北半球逆时针，南半球顺时针，赤道上水流会从各个方向径直流向出口。现在以北半球为例来说说地球自转与漩涡方向的关系。   图1表示从地球北极点的上方一个观察者对地球上的漩涡所做的观察，我们可以把地球想象成一个逆时针转动的圆盘，这样可以使问题比较容易理解。现在?图2?中的圆盘开始逆时针转动，当我们拔掉浴缸的塞子后，最开始水流会从各个方向径直流向出水口，但由于旋转的原因使圆盘上从中心到边缘各处的水具有不同的线速度，越靠近中心线速度越小，这样在浴缸出水口周围就会出现具有不同线速度的水分子，1、2、3、4分别表示处在各个位置的水分子具有的线速度，1的线速度最小，4的线速度最大。当处在1处的水径直流到2处时，由于惯性的原因，它依然保有原先较小的线速度，该速度不能满足在2处应该具有的线速度，这使得水流不能再径直流向出水口，而是相对于出水口具有向左运动的趋势。同理，4的线速度大于3，当水从4径直流向3时，到达3处的水流会具有更大的偏向右侧的线速度，这使得水在流到出水口附近时具有了向右侧运动趋势。这样在出水口周围便出现了逆时针运动的水流，最开始旋转不会太明显，但流向一经确定便成为一种趋势，并且使作用的效果被逐渐放大，最终产生明显的漩涡现象。 必须注意的是，并不是每次拔掉浴缸里的塞子都会见到逆时针旋转的水流，这要看你拔掉塞子时的动作如何影响水流旋转方向。因为地球自转对漩涡方向的影响毕竟很小，当用手拔起塞子时，手的动作会对水流旋转方向产生很大影响，而漩涡的方向在其生成初期一旦确定就会很难改变，所以只有在尽量不影响水流的情况下拔掉塞子才会比较容易看到理想的实验效果。 其实还有诸如落体偏东、佛科摆等现象，也都可以用自转引起的线速度之间的差异的观点来解释。只要记住质点离圆心越远线速度越大，越近线速度越小。一个绕圆心运动的质点无论是向圆心靠近还是远离圆心，其线速度均保持不变。合理的运用上述原理可以帮助我们很好的理解类似现象，这里就不再多说了。 ????最后说说科里奥利力。虽然大部分文章里都用科氏力来解释漩涡的旋转方向，但个人认为这个解释似乎有点抽象，对直观的理解该现象没有多少帮助，而采用自转引起的线速度之间的差异的观点则更能说明问题，也更直观。