思考 | 地转偏向，而非“地转偏向力”

【提要】

物体在运动时候，会因地球自转而产生偏向，并非“地转偏向力”。本质是不同纬度的线速度不一致。在以地球自转（自西向东）为标准的参照系里，就会出现相对的方向偏转，

在北半球运动的物体为例：

物体从南向北，所在纬度线速度变小，物体速度保持一致，则会相对于地球参照系，向右（东边）移动距离。

物体从北向南，所在纬度线速度变大，物体速度保持一致，则会相对于地球参照系，向右（西边）移动距离。

物体自东向西，地球自西向东，速度之和变小，转速变慢，物体保持当前纬度所需的惯性力将不够，自然就向高纬度的方向靠拢，高纬度在右边（北边）。

物体自西向东，地球自西向东，速度之和变大，转速变快，物体保持当前纬度所需的惯性力将不够，自然就向低纬度的方向靠拢，低纬度在右边（南边）。

综上，北半球物体运动，方向会偏右。南半球反之。

【摘录】

（图源：知乎）

v=ω · r，r是地球半径，ω是自转角速度。不同纬度的半径不一样，速度也不一样。

【解析】

地转偏向力，是法国数学家科里奥利（1792—1843）提出来的。但是，这只是一种假想的力，只是用来解释地转偏向现象。

本文称作“地转偏向”，而非“地转偏向力”，避免引起误解。

最关键原因是“参考系”的选择。

运动物体偏离经纬线的方向，似乎有一个力在作用，但实际上，并没有力去作用。发生偏向的原因是因为地球在自转，以地球作为参考系，则会以为地球上运动的物体在转。

典型代表是地球上的气旋，北半球呈现向右转顺时针的方向，南半球呈现向左转逆时针的方向。“北右南左”。

地球自转，北半球看上去是逆时针的方向，南半球看上去是顺时针的方向。“北逆南顺”。

南北方向运动的物体，可以很好理解，因为以地球为参考系，地球方向自西向东转，所以南北方向运行的物体，越到高纬度，东西之间的Δx距离越小，方向θ角度变化越大。方向不自觉在发生偏转。实质：不同纬度线速度不同。

【批驳】如下是有瑕疵的思考，作为反面例子，引以为鉴。

东西方向运动的物体，比较难以理解。这是因为想当然以为运动的物体在平面上。但是，地球是个球体，如果物体运动的距离足够长，就会发现物体虽然表面运动方向是东西直线，但是运动的线路是一条弧线。沿纬线向东西方向飞，重力的方向指向地心，而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心。

地转偏向示意图 （《新核心理工基础教材 新工科大学物理 力学与热学》 第45页）

将物体所受到的力进行分解。可以看到物体会收到地心引力的影响。不同纬度，线速度不同。将地心引力分解为两个力，一个是面向纬线圈圆心的向心力，另外一个分力，导致物体运动方向“北右南左”。本质，还是不同纬度的线速度不一致，向心力也不一致。

【摘录】知乎上上的一个回答，可以更好地解释“地转偏向”

在北半球，物体由西向东运动时，物体相对于所在纬度地面的转速（线速度，而非角速度）更快，而转速增加，物体的惯性力（离心力）随之增加，从而逐渐脱离当前纬度（旋转半径较小），向低纬度（旋转半径更大，速度更快）的方向靠拢，西向东时低纬度就在当前的右边，当速度达到一定程度时，最终脱离地球引力，飞向太空；

而物体由东向西运动时，物体相对于所在纬度转速更慢，而转速变慢，物体保持当前纬度所需的惯性力将不够，自然就向高纬度的方向靠拢，高纬度相对于东向西就是右边；

举例：一根绳子一端吊着石子，用手抓住另一端，使石子绕着手抓住端旋转，且手的高度不变：

转速越快，石子自然也扬的越高，从石子到手所在纵轴线的旋转半径就越大；

转速越慢，石子自然也扬的越低，从石子到手所在纵轴线的旋转半径就越小。

【摘录】

影响水涡方向的主要因素的是水的初始角动量以及水池的结构。而非“地转偏向力”。

（来源：新浪微博）