科里奥利力——让自然中的流体变得如此美妙！

※※科里奥利力※※

科里奥利力简称“科氏力”，主要是由坐标系的转动与物体在动坐标系中的相对运动引起的，表达式为 Fc=2mV×ω。

其中，Fc为科氏力，m为运动物体质量，V为运动物体的矢量速度，ω为旋转体系的矢量角速度，×表示两个向量的叉乘。

从式中可看出， 当物体运动方向与旋转轴方向平行时科氏力为零。

※※科氏力方向※※

在判断科氏力F c 方向前，需先判断角速度ω的矢量方向，两者都遵循 右手螺旋法则 。因此，分为两个步骤：

1、角速度方向： 右手（除大拇指外）手指顺着转动的方向朝内弯曲，大拇指所指的方向即角速度的矢量方向。

2、 科氏力方向： 右手（除大拇指外）手指指向（非惯性系中）物体运动方向，再将四指绕向角速度方向，拇指所指方向即科里奥利力方向。

※※科氏力现象与应用※※

1、柏而定律

以北半球为例，在地球自转 （角速度ω） 和河流流动 （流动速度V r ） 联合作用下，产生的 科氏力F c 使河水涌向右岸 （右手螺旋定则） ，在河岸的阻挡下，右岸的水体会比左岸高 （河面越宽、水流越急则高出的高度越大） ， 河水对右岸多出的压力使对右岸冲刷比左岸更严重 ，长期积累导致右岸比较陡峭。

北半球，顺着水流的方向右岸更陡峭 （ 图摘自网络 ）

北半球，右岸明显比左侧陡峭（图摘自网络）

美丽的额尔齐斯河两侧河岸 （ 图摘自网络）

柏而定律的一般化解释： 沿运动方向，北半球的物体受到向右的科里奥利力，南半球的物体受到向左的科里奥利力。

生活中也可以看到很多有关的有趣现象：

• 北半球的人鞋底的右侧往往比左侧先磨破，而南半球相反。

• 北半球车子轮胎的右侧比左侧磨损的厉害，南半球则是左偏，在赤道上是不偏转的，到了两极地区则偏转的最厉害。

2、卡皮罗现象

在地球科里奥利力的作用下， 洗手池中漏水口的漩涡在北半球是顺时针，在南半球则是逆时针的 ，这种现象也成为“ 卡皮罗现象 ”。

在北半球，沿着水冲向漏水口的方向，水流受到向右的科氏力，因而俯视角度看就是逆时针漩涡， 同样在南半球则是顺时针漩涡。

北半球河中漩涡 （图摘自网络）

北半球马桶冲水漩涡 （图摘自网络）

在自然界里，可以用卡皮罗现象解释的还有 龙卷风和热带气旋 （北太平洋上的称为“台风”），它们的旋向同样遵循以上规则，与南北半球有关。