為什麽北半球河流對右岸的衝刷比左岸更甚?

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。

 

所有跟帖: 

你的這句話不對! -wjsun- 給 wjsun 發送悄悄話 wjsun 的博客首頁 (999 bytes) () 10/12/2011 postreply 01:23:58

說過了,這個是數學。 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (1112 bytes) () 10/12/2011 postreply 08:47:49

這不僅是數學問題,這裏更深層的東西。 -wjsun- 給 wjsun 發送悄悄話 wjsun 的博客首頁 (87 bytes) () 10/12/2011 postreply 15:08:56

你要是有空,幫我測測字 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (104 bytes) () 10/12/2011 postreply 15:32:02

你這幾個都是網名,沒意思。就不給拆了,不好意思,以後有機會,一定為你測一個。 -wjsun- 給 wjsun 發送悄悄話 wjsun 的博客首頁 (0 bytes) () 10/16/2011 postreply 19:25:44

網名你也測過的啊 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (104 bytes) () 10/18/2011 postreply 09:46:02

那倒是的,不過作為一個例子而已。而且我是當他麵測的。 -wjsun- 給 wjsun 發送悄悄話 wjsun 的博客首頁 (0 bytes) () 10/18/2011 postreply 15:07:13

衝刷厲害的右岸比左岸(北半球)方便停船,靠河為生的城市,河運是生命線。 -sts135- 給 sts135 發送悄悄話 (0 bytes) () 10/12/2011 postreply 15:38:37

有道理。 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (0 bytes) () 10/12/2011 postreply 15:41:29

這個不在我的討論範圍之內,而且河流不能總向一個方向彎曲。 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (0 bytes) () 10/12/2011 postreply 16:23:37

是啊。因河流彎曲導致,時而左岸衝刷嚴重,時而右岸衝刷嚴重。總的效果互相抵消。 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (0 bytes) () 10/14/2011 postreply 08:28:12

我怎麽覺著恰恰是你說的忽左忽右的彎曲相抵之後,總體效應的Coriolis Effect就看出來了。 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (231 bytes) () 10/14/2011 postreply 19:38:15

謝謝! 讀了三遍,還把兒子的地球儀拿來比劃轉動了好幾次,還是沒太搞懂~~. -閩姑- 給 閩姑 發送悄悄話 閩姑 的博客首頁 (0 bytes) () 10/12/2011 postreply 08:33:24

看這個錄像 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (360 bytes) () 10/12/2011 postreply 08:59:44

這個中學物理知識,你沒有理解透 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (0 bytes) () 10/12/2011 postreply 16:45:26

其實用角動量守恒的原理來解釋河流衝刷右岸的現象是很簡單方便的 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (0 bytes) () 10/12/2011 postreply 20:04:05

再過兩年,你兒子的教科書裏就會有有關的描述了 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (111 bytes) () 10/12/2011 postreply 16:27:58

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