打不準的炮彈
南太平洋的馬爾維納斯群島上,英德兩國曾在這里發生過一場激烈海戰。在戰斗中,英軍雖然士氣高昂,紀律嚴明,戰績卻不佳。炮彈發射了不少,就是打不中目標。英國海軍指揮官直拍桌子。他們哪里知道,原來是地球在暗地里作祟。
地球不停地自西向東自轉,這一轉動使得地面上運動的物體總有一種偏離原來運動方向的趨勢,好像有一只無形的巨手在暗地里拉動物體。這種躲在暗處拉動物體使之偏離原來方向的力叫做地轉偏向力。這個力是法國數學家科里奧利在19世紀發現的。科里奧利指出:在一個轉動系統中,如果物體相對于這個系統發生移動,則除離心力以外,還有一個附加的力作用于這一物體上,這個力稱為科里奧利力。
由于科里奧利力的存在,北半球地球上的運動物體,只要在南北方向有運動分量,不管是由南向北運動,還是由北向南運動,都要受到一個指向右的地轉偏向力。同樣,在南半球地球上運動的物體,只要在南北方向上有運動分量,也要受到一個指向左的地轉偏向力。
英國海軍的大炮是按英國海域的地轉偏向力校正的。英國位于北緯500左右,而馬爾維納斯在南緯50。附近。按照北半球的地轉偏向力應向左偏的大炮到了南半球則向右偏。這一左一右的偏離使得英國海軍的炮彈出現了雙倍的偏差,這怎么能打中目標呢?
英國科學家并不是不懂科里奧利力,這一力學現象早已寫進《普通物理學》了。英國工程師們在校正大炮時就用到了科里奧利力的原理,只是沒考慮到英國的地轉偏向力與馬爾維納斯的地轉偏向力之間的區別罷了。
奇怪的河流
說起來,地球上的怪事真不少。北美洲有條育空河,滔滔流水日夜不停地由北往南流淌,有趣的是育空河西岸沖刷得比東岸嚴重。無獨有偶,在俄羅斯的西伯利亞,有一條鄂畢河,奔騰不息地由南往北流淌著。令人驚奇的是,它的東岸比西岸沖刷得厲害。這兩條北半球的河流。位于不同的地方,流淌的方向亦不同,但如果我們面向河水流動的方向站著,右岸總是比左岸沖刷得厲害。滾滾洪流似乎有一種喜歡沖刷右岸的“癖好”。
后來,地理學家知道了,對它進行了研究。經過仔細考察,發現凡是南北走向的河流都有類似現象,南半球上的河流出現的情況則相反:總是左岸比右岸沖刷得厲害。
擠壓大動脈
地轉偏向力不僅影響炮彈飛行和河水的沖刷,而且“伸手”騷擾臥在陸地上的鐵軌。鐵軌被譽為鋼鐵大動脈,對國民經濟發展起著舉足輕重的作用。中國有許多南北走向的鐵路,京廣、津浦等主要鐵路干線都是南北走向的。汽笛長鳴,車流滾滾,在這些南北大動脈中,一天有數十列列車駛過。這些飛馳而過的列車也受到地轉偏向力的作用。因此,由南向北行駛的列車對東邊的鐵軌壓力較大,東邊的鐵軌磨損厲害;相反,由北向南行駛的列車對西邊的鐵軌磨損厲害。
守信用的使者
地轉偏向力之“手”不僅伸向地面物體,也伸向空中。信風就是在它的操縱下形成的。
古代商人由于沒有機械動力,只能揚帆遠航,從事國際商貿活動。
信風的形成是這樣的:在赤道地區,由于烈日當頭,終年高溫。空氣受熱上升,形成低氣壓,而南、北回歸線附近,由于氣溫較低,是高氣壓。高氣壓帶著空氣綿綿不斷往低氣壓流動,空氣流動形成風。這樣,南回歸線附近的空氣便由南往北向赤道地區流動,形成南風;北回歸線附近的空氣便由北往南向赤道地區流動,形成北風。
地轉偏向力是由地球自轉和物體相對于地球運動產生的,是一種自然力,它既能造成炮彈打偏,堤岸沖刷嚴重,也能產生信風,給海上航行者揚帆遠航提供動力。地轉偏向力的千秋功過全在同它打交道的人。