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        地轉(zhuǎn)偏向力的研究

        2017-05-26 09:53:19劉崗毅王永越
        中國新通信 2017年7期
        關(guān)鍵詞:課本上線速度偏向

        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)的強大力量,對地球的影響是巨大的:小到火箭、高射炮發(fā)射時的軌跡,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)運動的物體,總會受到一個來自側(cè)面的力的作用,我們把這個力稱作地轉(zhuǎn)偏向力。

        在大多數(shù)中學(xué)地理課本上,它被描述為:在北半球運動的物體,會受到一個向右的力;在南半球運動的物體,會受到一個向左的力;在赤道上運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)偏向力進行深入探究,從它的成因和實質(zhì)上解釋我們會發(fā)現(xiàn):課本上的這種說法,從嚴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分力。

        因為在理想狀態(tài)下,地球上一運動的物體,它在運動時所受的力都可以被簡單分解為縱向和橫向的兩個力(或只受其中之一作用),所以我們在研究時,也可以只探究這兩個方向。

        2.1 縱向

        以北半球為例,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動時,由于慣性的作用,這個物體的宏觀表現(xiàn)就是向右偏轉(zhuǎn)。同樣的道理,當一個物體由南向北運動時,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

        以北半球為例,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,但我個人認為這種反常情況是容許存在的,地理應(yīng)當遵循物理學(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:只有物體在水平運動時,才有可能受到一個實實在在的力的作用。而當物體縱向運動時,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。例如那個學(xué)術(shù)爭議問題,在現(xiàn)實中,自然條件下沒有精準的正東正西的運動,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,物體在地球上運動時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

        [1]徐春堂. 地轉(zhuǎn)偏向力的實質(zhì)、大小、影響及應(yīng)用研究[J].棗莊學(xué)院學(xué)報.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].教育與進修.1983年04期

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

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