科氏力(Coriolis Force)

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科氏力算是航海的一個重大課題,但是講真的我從來沒有真正弄懂過什麼是科氏力,所以這邊我會嘗試用盡可能簡單、能夠理解的方式去解釋。

首先一般的解釋是說地球自轉讓地球上任何地方都有一個角速度,而緯度越低的地方切線速度越快,越高的地方切線速度越慢。所以當你從赤道往高緯度發射一個砲彈的時候它會有兩個速度,一個是向北的垂直速度,一個是它本身在赤道獲得的切線速度(465.1 m/s)。假設高緯地區的切線速度為(100m/s),砲彈因為(西向東的)速度比它快,所以砲彈會偏向東邊。

向南也是一樣,從赤道往南極發射,砲彈同樣會偏向東邊,所謂北半球偏右,南半球偏左只是因為你在北半球從赤道往北看東邊在你的右邊,而南半球從赤道往南看東邊在你左邊而已,沒什麼特別意思。

但是這個解釋只有解釋一半,這只有解釋向北向南時的偏移,但實際上向東向西也會有偏移。這有個相關的現象稱為Eötvös effect

來源:https://www.youtube.com/watch?v=kCbMKSZZO9w

當你順著地球自轉的方向(由西向東)走,也就是向東前進時,你的切線速度=你的速度+地球自轉的切線速度,也就是說你的切線速度增加了,我們知道當角速度越大時,離心力越大,而你感覺你的重量會變輕。反之以相反方向,也就是向西前進時,切線速度下降,重量會變重。

上述是在赤道時的情況,只會單純造成重量上升與下降,接下來討論北半球的情況。跟剛剛一樣假設你向東發射了一枚砲彈,如剛才所述切線速度增加,離心力增大,我們就想像你拿一個繩子連接硬幣開始甩,當你速度增加時,離心力增大,如果手抓不住了繩子的半徑就變長。而砲彈也是一樣,速度一快,科氏力就會想辦法讓半徑變長,也就會向南偏,因為砲彈是繞著自轉軸走,而赤道就是離自轉軸最遠的地方。

當你在北半球向西走,也就是切線速度減少,離心力減小,感覺就會有一個力量向內,就會向北走,讓自轉軸跟砲彈之間的半徑縮小。

Source:https://www.youtube.com/watch?v=vlLNFlJ-m3g&t=1s

基本上我是這樣理解的,如果有任何錯誤請指正,這在航海當中是非常重要的觀念,像是磁羅經、電羅經、氣象學都一定會用到這些觀念,雖然只要背北半球順時針,南半球逆時針就解決了。


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