
科氏力究竟为何产生?
因为我们选定了一个旋转参考系。
在这个参考系中静止物体首先都会受到一个离心力【不要随便引用这个概念】,并且这个力是没有施力物体的,大小为F=mrω²,方向背离向心方向。
以上是静止的情况,一旦这个物体动了起来,情况就会不一样了。这个物体还会收到一个同样没有施力物体的力,而且这个力为 ,方向是速度v叉乘角速度ω。这个力就是科氏力。
两个矢量叉乘如何确定方向? 很简单用右手螺旋定则。右手伸向一个矢量方向,然后握向另一个矢量,此时大拇指方向为叉乘后方向。
如上图,伸向速度方向,握向角速度方向,拇指为科氏力方向。
然后的问题就是角速度方向了。角速度方向同样是由右手螺旋确定。直接用右手向转动的方向握,大拇指指向角速度方向。
如上图,弯箭头为转动方向,即直箭头为角速度方向。
所以现在我们来考虑地球。
地球是自西向东转的,所以角速度指向地理北极。
此时在北半球的表面上,角速度的垂直分量指向天空。所有我们往任何一个方向走都是向自己的面前伸出手,握的时候都是握向天空,即大拇指指向右,不管怎么走都是这么握,都是指向速度的右边。
同样在南半球角速度的垂直分量指向地面,同样我们往任何一个方向走都是向自己的面前伸出手,握的时候都是握向地面,即大拇指指向左,不管怎么走都是这么握,都是指向速度的左边。
这就是科氏力,也就是我们常说的地转偏向力,这也解释了为什么在北半球地转偏向力总是向行动方向的右边,南半球总是向行动方向的左边,而赤道上没有地转偏向力。
p.s科氏力纯粹是因为选择旋转参考系而出现的一种完全由数学推导出来的力。
p.s.s以上只是把判断方法写出来,其中的数学推导都略去,题主有兴趣可以自己推导一番,也是极具乐趣的。
