高空风向为什么和地转偏向力垂直?

发布网友 发布时间：2022-07-01 06:25

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热心网友 时间：2023-11-24 20:59

地球自转偏向力（简称地转偏向力），是指地球上一切作水平运动的物体，由于地球自转而发生偏向的一种力。这种水平运动的偏向力，最早是法国数学家科里奥利加以研究和确定的，故又称科里奥利力
由物理学知道，如果质点相对于以匀角速转动的参照系运动，则该质点要受到一种惯性力的作用，该惯性力依赖于相对速度和参照系的转动角速度以及质点的质量，这种惯性力称为科里奥利力。同理，由于地球的自转，当物体相对于地面运动时，对于站在地面上的观察者来说，感到物体运动的方向发生了改变，设想物体受到一力的作用，此力称为地转偏向力，也就是物理学中的科里奥利力。地球除绕太阳作公转外，还不停地绕地轴作逆时针方向的旋转，其地转角速度以ω表示，它的大小为：
ω＝
7．29×
l0-5（弧度／秒）
ω的方向是沿着地轴垂直于北极点地平面向上（这里的“日”是指恒星日·，一恒星日等于23时56分）。由于地球的自转，使各处的地平面发生转动。就北半球来说，以极地平面为例，由于地球的旋转使极地地平面产生一个绕它的垂直轴作逆时针方向的转动，它的角速度就是地转角速度。若有物体相对于极地地面运动时，站在地面上的观察者会感到物体受到一个平行于地平面的力的作用，这个力称为水平地转偏向力。再以赤道平面为例，在赤道上，与其上任何一点相切的地平面都随着地球的自转而绕着穿过这一点与地轴相平行的一个轴转动。只有水平方向的角速度。地球自转时，赤道地平面的东边一侧“下降”，而西边一侧“上升”。若有物体相对于地平面运动时，地球上的观察者感到向东运动的物体受到向上的力的作用，而向西运动的物体，受到向下的力的作用。所以认为在赤道平面上运动的物体只受到垂直方向力的作用，此力即为垂直地转偏向力。
在赤道和极地之间的各纬度上，由于地球的自转，使其各处的地平面产生转动。此转动可分解看成一个绕垂直轴的转动（相当于极地平面的情况）和一个绕水平轴的转动（相当于赤道平面的情形）。地转角速度在垂直和水平两个方向均有分量。所以，若物体要同时受到垂直和水平两个方向的作用。因此认为在中间纬度地区运动的物体，既受水平地转偏向力的作用，又受垂直地转偏向力的作用。
上面从地平面日转动分析了地转偏向力的物理意义。此力是站在转动地球上的观察者
感动到的由于地球自转而作用于相对于地球运动的空气质点上的力。

热心网友 时间：2023-11-24 20:59

风在气压梯度力旳持续推动下加快速度，越吹越大，地转偏向力也跟着加大，使劲地拉着风向右偏转。由于地转偏向力旳方向与风向时刻保持垂直，于是在拉转风向的同时，地转偏向力本身也不断向右偏转，也就是越来越转到气压梯度力旳反方向去。当风向被拉到转到和气压梯度力旳方向成90度的角度时，虽然气压梯度力依旧存在，且和先前一样大小，但在风旳方向上有效分力已等于零，因而风不再受力旳作用加速，而靠着惯性等速前进。这时候地转偏向力也正好转到了气压梯度力旳背后，于是风向也不再偏转。在平衡状态下，风向与等压线保持平行。