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水中的漩涡怎么形成的? 究竟是怎样回事?

创作时间:
作者:
@小白创作中心

水中的漩涡怎么形成的? 究竟是怎样回事?

引用
1
来源
1.
http://www.360doc.com/content/24/0312/19/72838674_1116964744.shtml

千百年来,河流一直不停地流淌着,在水流湍急的江河上,经常会出现这种情况,水流顺畅地流动,当它到达某个地方时,突然转向,形成所谓的“漩涡”。这些漩涡究竟是怎样形成的?为什么它们总是逆时针旋转?本文将为您揭示其中的科学原理。

有些漩涡出现在桥梁的桥墩附近,或是冒出水面的礁石旁边,由于水流迅猛,在某个位置被桥墩或礁石挡住无法通过,只得返回原路。

随后涌上来的水流仍然势不可挡地向前流动,将被迫退回的那部分水流一并带向前进,当它们流到前方时,却被桥桩或礁石挡住,导致水流来回退进,形成了一个旋转的漩涡。

在北半球,我们经常会发现水流形成的漩涡都是逆时针方向旋转的,为什么水漩涡总是逆时针旋转呢?地球的自转引起了地转偏向力,地球绕着自己的轴从西向东旋转,赤道上的旋转速度最快。而随着纬度的增加,旋转速度逐渐减慢,直到在极点附近归零,想象一下空气从低纬度地区向北极移动,起初空气具有与出发地相同的东向速度;当空气接近极点时,地面的速度变为零,但空气仍保持原有的东向速度,因此相对于地表,它会向东偏转。

从空气的前进方向来看,它似乎受到向右的力的作用,法国的科里奥利在1835年首次用数学方法描述了这种力,因此科学界称之为科里奥利力,科里奥利力存在于所有旋转参考系中,以地球为参考系时,我们通常将其称为地转偏向力。它会影响洋流的运动,这种力是由于地球自转而产生的惯性作用,导致物体在地球表面上移动时产生一种偏向,地球自转的方向是从西向东,因此在北半球,地转偏向力会使流体运动偏向右侧,而在南半球则是偏向左侧,赤道一般没有地转偏向力。

地球的自转引起的离心力也是洋流形成的一个原因,洋流受到离心力的影响,在流动的过程中发生偏转,逐渐形成环流,促使全球海水的热量和成分交流,以维持全球热量和水量的平衡,在北半球,环流呈顺时针方向,而在南半球,则呈逆时针方向。

在大气层高处,地转偏向力起着重要作用,当位于大约5500米或更高处时,空气没有受到山脉和树木的摩擦,使得它能够不断增强并获得惊人的速度。当气压差不断将空气推向低压区域时,地转偏向力开始影响空气的流动方向,最终使其沿着等压线吹动,因此许多交通工具如飞机和船只在航行时需要频繁调整航向,以免偏离目标方向。

沿地表水平运动的物体在地转偏向力的作用下,运动方向发生了偏移,使许多自然现象都受影响,地球的自转会对水、风、海洋等产生影响,同时也会对环绕地表的远距离运动造成干扰,对于近距离的运动来说,地转偏向力的影响非常微小。

我们日常生活中见到的水流漩涡,如洗脸盆中流走的水,它们有时成顺时针,有时成逆时针,而有时却并没有显出特别清楚的方向就流走了。其漩涡方向几乎是由环境因素或初始动力造成的,对于大尺度长时间的运动,比如台风的形成,北半球的台风是逆时针旋转,而南半球的台风是顺时针旋转,影响还是很明显的。

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