科里奧利效應

科里奧利效應（Coriolis effect）是由科里奧利力引起的效應，科里奧利力是地球自轉而產生的離心力的一個偏轉分力。它使北半球上的流體向右偏移，而南半球上的流體則向左偏移。這種現象首先由科里奧利(G.C.de Coriolis 1835)發現，所以叫做科利奧利效應或科里奧利加速度。它的大小與緯度角正弦值成正比，由赤道向兩極遞減。科里奧利效應對大氣和海洋環流的影響很大，在它的影響下在北半球形成順時針向的巨大海洋環流，而在南半球則形成逆時針向的海洋環流 ^[1]  。

假定你站在中心附近的那個點上，想要直接從中心出發的一條直線上走向靠近外緣的那個點。在中心附近的出發點上，你取得了該點的速度，緩慢地運動。但是，當你向外走時，慣性效應使你保持緩慢運動，不過，當你越往外走的時候，你腳下的枱面轉動得越快：你本身的慢速和枱面的快速的結合，使你覺得你在被推向與旋轉運動相反的那個方向去。如果旋轉游戲台是在逆時針方向轉動，你就會發現，當你向外走時，你的路線越來越明顯地順時針方向彎曲。如果你從靠近外緣的一點出發向內行進，你就會保持着出發點的快速運動，但你腳下的枱面運動得越來越慢。因此，你會覺得你在旋轉方向上被越推越遠。如果旋轉游戲台是逆時針方向運動，那麼，你的路線會再次越來越明顯地順時針方向彎曲。

科里奧利效應在日常生活中最重大的意義，是同旋轉着的地球有關。地球表面赤道上的一個點，在24小時內劃一個大圓圈，因此它是在快速地運動，如果我們從赤道出發，越向北（或向南）走，那麼，地面的一個點在一天之內劃出的圓圈就越小，它也運動得就越慢。

從熱帶向北流動的一陣風或一股海流，起初隨着地球的旋轉，從西向東轉動得非常快。當它向北流動時，它保持着它的速度，而地表的運動速度卻越來越小。因此，風或海流就會超過地表，並且越來越向東沿着曲線前進。最後，風或海流就在北半球順時針方向劃一個大圓圈，而在南半球則反 時針方向劃一個大圓圈。

正是這種造成曲線運動的科里奧利效應，在非常集中（因而非常有力）時，就會形成颶風，如果還要更加集中和更加有力，就會形成龍捲風。

地球自轉偏向力，又叫地轉偏向力，是科里奧利效應造成的一種現象。它指的是由於地球沿着其傾斜的主軸自西向東旋轉而產生的偏向力，使得在北半球所有移動的物體包括氣團等向右偏斜，而南半球的所有移動物體向左偏斜的現象。

下面介紹一些現實生活中受科里奧利力影響形成的現象：我國地處北半球，物體在地面上運動，受地轉偏向力作用而自行向右偏轉，這種現象在日常生活中還從來沒有觀察到。人在走路時，也從來不會不自覺地偏到右邊去。這完全是因為地轉偏向力很小，其效應被其他作用力的效應所掩蓋。地轉偏向力的效應只有在長時間累積的條件下，才容易察覺。

用科里奧利效應可以解釋以下現象及理論：

1.柏而定律：該定律是自然地理中一條著名的、從實際觀察總結出來的規律，即河流靠近赤道一岸比較陡削。這可以由地轉偏向力得到説明，河水在地轉偏向力作用下，對靠近赤道一岸沖刷甚於另一岸，長期積累的結果，靠近赤道一岸比較陡峭。

2.大氣環流：大氣運動的能量來源於太陽輻射，氣壓梯度力是大氣運動的源動力。全球共有赤道低壓帶，南、北半球緯度30°附近的副熱帶高壓帶，南、北半球緯度60°附近的副極地低壓帶，南、北半球的極地高壓帶等七個氣壓帶。氣壓帶之間在氣壓梯度力和地轉偏向力的作用下形成了低緯環流圈、中緯環流圈和高緯環流圈。由於受地轉偏向力的作用，南北向的氣流卻發生了東西向的偏轉。北半球地面附近自北向南的氣流，有朝西的偏向。在氣壓帶之間形成了六個風帶，即南、北半球的低緯信風帶，南、北半球的中緯西風帶，南、北半球的極地東風帶。

3.氣旋和反氣旋：氣旋與反氣旋是大氣中最常見的運動形式，也是影響天氣變化的重要天氣系統。在氣壓梯度力和地轉偏向力的共同作用下，大氣並不是徑直對準低氣壓中心流動，也不是沿輻射方向從高氣壓中心流出。低氣壓的氣流在北半球向右偏轉成按逆時針方向流動的大旋渦，在南半球向左轉成按順時針方向流動的大旋渦，大氣的這種流動很象江河海流中水的旋渦，所以又叫氣旋。夏秋季節，在我國東南沿海經常出現的颱風，就是熱帶氣旋強烈發展的一種形式。高氣壓的氣流在北半球按順時針方向旋轉流出，在南半球按逆時針方向旋轉流出，高氣壓的這種環流系統叫反氣旋。

4.傅科擺：地球的自轉對單擺的運動也會產生影響，單擺的振動平面將沿順時針方向不斷偏轉。傅科1851年在巴黎的教堂用擺長67m，擺球為直徑略大於30cm的鐵球，總質量為28kg的單擺驗證了地球的自轉，單擺振動時所畫出的隨圓長軸等於3m，擺的振動週期為16s，隨圓旋轉的週期為32h。在歷史上，傅科以此第一次驗證了地球的自轉。

5.複線火車：我國地處北半球，火車在行駛中受地轉偏向力作用，因而對右軌壓力大於左軌壓力，普通單軌鐵路上經常有相反方向的火車行駛，其左右正好相反，結果使兩軌磨損差不多相同。由於受火車發展歷史的影響，調度員用來指揮火車開、停、允許不允許進站等的行車信號都設在火車前進方向的左側路邊，因而複線火車都是靠左行。火車由於受到指向運動右側的地轉偏向力，而使複線鐵路上靠左走的火車所受的地轉偏向力均指向內側。設一列火車質量為2000t，速度為20m/s，列車所在地點的緯度為45°，地轉偏向力的水平分量大小FC_水平=2mVωsin45°=4123N，這隻相當於列車自重的萬分之二，僅為列車所受阻力的百分之幾。這樣大小的力，其作用效果只能表現為右軌磨損較甚，而不會使複線上相向而行的兩列火車相撞。