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对科氏加速度的认识

内容摘要：

本文先简介了科里奥利其人，交代了科氏加速度

的发现过程，又从不同方面解释了科氏加速度。通过一些常见的

生活常识及生产应用的举例，说明了科里奥利加速度的普遍性和

意义。

一．科学家的发现

科里奥利，法国物理学家。1792年5月21日生于巴黎；1843年

9月19日卒于巴黎。科里奥利是巴黎工艺学院的教师，长期健康

状况不佳，这限制了他创造能力的发挥。即便如此，他的名字在

物理学中仍是不可磨灭的。1835年，他着手从数学上和实验上

研究自旋表面上的运动问题。地球每24小时自转一周。赤道面上

的一点，在此时间内必须运行25，000英里，因此每小时大约向

东运行1，000英里。在纽约纬度地面上的一点，一天只需行进

19，000英里，向东运行的速度仅约为每小时800英里。由赤道

向北流动的空气，保持其较快的速度，因此相对于它下面运动较

慢的地面而言会向东行。水流的情况也是一样。因此，空气和水

在背向赤道流动时好像被推向东运动，反之会向西运动,这样会形

成一个圆!推动它们运动的力就称为科里奥利力。这种力不是真

实存在的!只只是是惯惯性性这种性质的表现而已.正正是这是这种种力力造成了

飓风和龙卷风的旋转运动。研究大炮射击、卫星发射等技术问题

时，必须考虑到这种力。

二．科氏加速度的定义

科氏加速度是动点的转动与动点相对运动相互耦合引起的加速度。科

氏加速度的方向垂直于角速度矢量和相对速度矢量。

A.理论解读

物理上，“有力就产生加速度，相反有加速度就会有产生它的力”这

句话，是在“惯性参照系”当中来说的。而科氏力（或科氏加速度）是在

非惯性系当中的概念。所以它的本质上还是一种惯性力，是参照系本身施

加给它的。

B.形象理解

用2维的方式比较容易理解些。设想，你坐在一个圆盘上，但并不知

道它在转动。这时有个球从圆心开始向外移动，并且圆盘和球之间无摩擦，

这时从外面的参照系看球应该走直线，但是你坐在圆盘上看，球就在不断

往一个方向弯了。这种感觉的本质就是——圆周运动不是惯性运动，因此

在圆周运动的参照系下，就会出现这种明明没受力，却好像是受了力的感

觉。

地球也是个做圆周运动的物体，因此你站在地球上，本身也是个非惯

性系，但我们常把它当惯性系来考虑。这样当我们要精确研究一个物体在

自由落体或其他运动时，就会发现它在往一边偏，这便是地球上的科氏加

速度的由来。不过这个力（加速度）很小，一般计算中不考虑

三．生活中的柯里奥利现象

*地理

1.大气环流：大气运动的能量来源于太阳辐射，气压梯度力是大气运动的源动力。

全球共有赤道低压带，南、北半球纬度30°附近的副热带高压带，南、北半球

纬度60°附近的副极地低压带，南、北半球的极地高压带等七个气压带。气压

带之间在气压梯度力和地转偏向力的作用下形成了低纬环流圈、中纬环流圈和高

纬环流圈。由于受地转偏向力的作用，南北向的气流却发生了东西向的偏转。北

半球地面附近自北向南的气流，有朝西的偏向。在气压带之间形成了六个风带，

即南、北半球的低纬信风带，南、北半球的中纬西风带，南、北半球的极地东风

带。

2.柏而定律：该定律是自然地理中一条著名的、从实际观察总结出来的规

律，即北半球河流右岸比较陡削，南

半球则左岸比较陡削。这可以由地转偏向力得到说明，北半球河水在地转

偏向力作用下，对右央求冲刷甚于左岸，长期积累的结果，右岸比较陡峭。

3.气旋和反气旋：气旋与反气旋是大气中最常见的运动形式，也是影响

天气变化的重要天气系统。在气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，大

气并不是径直对准低气压中心流动，也不是沿辐射方向从高气压中心流出。

低气压的气流在北半球向右偏转成按逆时针方向流动的大旋涡，在南半球

向左转成按顺时针方向流动的大旋涡，大气的这种流动很象江河海流中水

的旋涡，所以又叫气旋。夏秋季节，在我国东南沿海经常出现的台风，就

是热带气旋强烈发展的一种形式。高气压的气流在北半球按顺时针方向旋

转流出，在南北半球按逆时针方向旋转流出，高气压的这种环流系统叫反

气旋.

*物理

1.傅科摆：地球的自转对单摆的运动也会产生影响，单摆的振动平面将顺时

针方向不断偏转。傅科1851年在巴黎的教堂第一次用摆长达67m，摆球为

直径略大于