在解釋清楚這個問題之前,先假定我們隻考慮地球的引力即重力,再加上地球自轉對河流的影響。其它的因素,如其它星球對河流的影響,地球的公轉,是相對微不足道,可以忽略的。
我們先在地球的表麵找一塊理想的平地。那麽怎樣算是理想的“平地”呢?有一個詞,叫“水平”,就是說,像平靜的水麵一樣平。在這樣的平地上放一個圓球,圓球在水平方向上與地麵沒有摩擦力,這個球相對於地麵應該是靜止不動的。但是這個球會隨著地球的自轉而繞地軸作圓周運動。這個圓球受兩個力。一個是地球的作用於它的引力,引力的方向指向地心;另一個是地麵作用於它的彈力,方向垂直於水平麵向上。這兩個力的合力就是維持這個圓球繞地軸作圓周運動的向心力。這一段是順帶說的,對解釋河水衝刷右岸並無貢獻。
如果地麵有一條向北方向的溝,而且這條溝向北的方向有一個向下的坡度,那麽這個球就會沿著這個溝向北滾動。在北半球,就是由赤道向北極方向運動,由於這個圓球隨地球自轉而繞地軸作圓周運動,那麽,隨著球在溝裏的運動,這個繞地軸而作的圓周運動的半徑也會越來越小。我們知道,地球的自轉是由西到東的,這個圓球也是從西到東隨著地球繞地軸作同樣的圓周運動。轉動半徑減小而轉速不變,那麽必然有一個力使得這個圓球的線速度減小,這個力就是由東向西作用在圓球上的力,由溝沿作用在球上。作用力等於反作用力,球同樣有力由西向東作用於溝的邊沿,也就是順著球在溝裏運動方向的溝的右沿。我們用角動量守恒的原理也一樣能解釋,球有角動量守恒的趨勢,轉動半徑減小則角速度就有增大的趨勢,球就有會隨地球自轉而加快運動的趨勢。同樣地,用能量守恒原理也能解釋得通。
換球為水,就是一條河。球有力作用於右沿,水就會衝刷右岸。
反個方向,河水由北向南流動,水隨地球自轉,轉動半徑越來越大,就要由河西岸推著河水趕上地球的自轉。水於是衝刷西岸,仍然是流向的右岸。
如果河流不是正南正北方向,而是斜向的,比如從東南方向流向西北方向,那麽也很好分析,我們隻考慮這條河南北方向的分量就好了。南北方向的水流的分量同樣地衝刷右岸甚於左岸。
如果我們的河流是嚴格的東西方向的,那怎麽辦?告訴你,嚴格的東西方向的河流實際上是不存在的。看看地圖上哪條河是東西向筆直的?哪怕一小段東西向筆直的河段都不可能存在。嚴格的東西向的河流,隻存在於數學的抽象之中。
南半球的情形正好相反,河流衝刷左岸甚於右岸。這就是Coriolis Effect。在大氣中,就是南北半球不同的氣旋方向。