为什么地球角速度,线速度的地理意义中有:水平运动的物体,运动方向发生偏向,北半球偏右,南半球偏左?

Question

为什么地球角速度,线速度的地理意义中有:水平运动的物体,运动方向发生偏向,北半球偏右,南半球偏左?

Answer 1

地转偏向力
资料如下：
物体为保持水平惯性运动,经纬网因随地球自转而产生相对加速度
1.由于除南北两极外,各纬度的角速度都一样,从北向南飞的时候,南边的圈大,即越向南纬线越长,所以线速度大,所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了,所以其就由于惯性表现出往右偏.向北也一样,由快的地方到慢的地方,速度‘超前’了,前进方向上也就向右偏了.
2.沿纬线向东西方向飞,这时候由于万有引力的方向指向地心,而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心,你可以好好想想,所以由于这个角度,万有引力不能完全抵消你围着纬线的圆心转的那个离心力,所以一综合,也会往右偏.
3.赤道不受地转偏向力正是因为地心正好就是纬圈旋转的圆心,二者重合了,正好重力可以抵消掉向外的力. 最后,南北两极地转偏向力最大.
George-Gate的《定性分析地转偏向力》[1]一文从科里奥利力的角度分析得出：对于水平运动的物体,在北半球,其所受的地转偏向力指向运动方向的右手边,在南半球,地转偏向力指向运动方向的左手边；对于在竖直方向运动的物体,无论在哪个半球,若物体竖直向上运动,则地转偏向力指向正西方,若物体竖直向下运动,则地转偏向力指向正东方.对于一个作一般运动的物体,可将其速度分解成竖直方向和水平方向两个分量,分别求出两分速度对应的地转偏向力后对两力求矢量和.
沿地表水平运动的物体在地转偏向力的作用下运动方向发生了偏移,使许多自然现象都受其影响,同时也影响着人类的生产和生活,请看下面五例：（以北半球为例）水漩涡的形成　　当我们打开水龙头向塑料桶中注水时,当水库放水（放水口在水下）时,水槽放水时等,都会看到在水面形成漩涡.注水时呈顺时针旋转,放水时呈逆时针旋转.当向桶中注水时,水从注水点向四周流动,北半球在地转偏向力的作用下右偏,漩涡呈顺时针方向旋转.南半球则呈逆时针方向旋转.放水时表面水都流向下层出水点,北半球在地转偏向力的作用下右偏,漩涡呈逆时针方向旋转.南半球则呈顺时针方向旋转.
不过江河中的漩涡不一定符合这一规律,因为它还受到河床特征的影响.车辆和行人靠右行　　不是所有的国家或地区的车辆和行人都靠右行,但靠右行是最为合理的.如下图：
A图为靠左行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向道路中间,更容易与对面过来的车辆相撞,发生车祸的频率会更高.B图为靠右行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向路边,路边是司机开车注意力的集中点,司机会不断调整方向来保证行车安全.
车辆靠右行导致人也靠右行,这样更安全些.由于长期习惯,所以人们无论在哪里行走都喜欢右行.左右鞋磨损程度不同　　这种现象现代人已经难看到,因为一双鞋穿的时间太短,表现不明显.我想40岁以上的人对这个现象还记忆犹新.如下图：
这是由于两只鞋的受力差异而形成的.在北半球,由于地转偏向力作用于右侧,所以人们常发现右鞋磨损比左鞋要多些；而南半球由于地转偏向力作用于左侧,所以左鞋磨损比右鞋要多些.跑道上逆时针跑行　　在跑道上跑行,人们总喜欢沿逆时针方向.如下图：
A人是逆时针方向跑,正好在弯道处.从图上可以看出,地转偏向力向外,身体倾斜产生一个向内的向心力,二力方向相反,更易平衡,过弯道处不易跌倒.B人是顺时针方向跑,也正好在弯道处.从图上可以看出,地转偏向力和身体倾斜产生一个向内的向心力方向相同,不易平衡,过弯道处易跌倒.
人类的发源地都在北半球,人们长期受地转偏向力的影响形成了这一习惯,所以哪怕到了南半球,人们还是习惯于这样的行为.机械设备都是顺时针旋转　　我们所见到的电扇、电机、柴油机、水轮机等都是顺时针旋转.如下图：
从图上可以看出,在北半球顺时针旋转,地转偏向力指向轴心,有于物质的向心作用,使机械设备更耐用、更牢固.而逆时针旋转时地转偏向力指向外,有于物质的离心运动,机械设备易损坏,使用寿命缩短.
总的来说要看到一个微弱的东西产生的效应,最好的办法在大尺度和长时间的过程里边观察它.
古语有云,“水滴石穿”,只要时间够长,没有什么效应是观察不到的.比如说河流,一刻不停流淌了千百年的河流,在科里奥利力的作用下河水总是倾向于向右偏,于是河流的右岸总是被冲刷的,而左岸由于没那么多河水冲向它,流速较慢,所以经常有沙石堆积.再比如说铁路,每天都有成百上千吨重量的火车在上面沿着同一个方向以一百来公里一小时的速度飞驰着,这样日积月累也会产生磨损.而人们发现在北半球,右轨磨损得总是比左轨要厉害那么一点点,原因就是火车在行走的时候会受到向右的科里奥利力的作用,这样的话右轨要承担的压力就比左轨要大那么一点,于是磨损当然也就更厉害了.
如果在大尺度上观察的话,科里奥利力也会现出原形.我在沿海地区长大,一年少说也会经历好几次台风.如果我们从卫星云图上面看的话,所有在北半球的台风都是向外顺时针旋转的,这就是科里奥利力玩的把戏.在地面附近,台风中心处的气压会特别低,所以风是向台风中心吹的.而当这么多空气跑到台风的中心之后,它们也没地方去,所以就一直沿着风眼的壁旋转着向上爬,然后就到达顶端了【注2】.在顶端它们也还是没有地方好去,之后向外吹了.这时候,科里奥利力就过来干涉了,使气流的方向逐渐向右偏移,于是我们就能在卫星云图上看到这个被自己向外吹成了顺时针的台风了.