科里奥利效应差异。如何推导出效果的方向?

Question

根据我的理解(如果我错了请纠正我)，从北极看地球是逆时针旋转的。这意味着从赤道到北极的角度来看，它是顺时针旋转的。因此，如果我从赤道向北极发射一个抛射物，如果我用顺时针旋转的转盘向我前面的人扔一个球，它也应该向左移动。但是，在我的课本和维基百科上说它会向右。我哪里搞错了?

Answer 1

这意味着从赤道到北极的角度来看，它是顺时针旋转的

这就是你说错的地方。从赤道(和地球上任何其他点一样)看，北极不是旋转的。旋转只在外部参照系中出现。实际上是使用内部的参照系(比如赤道上的观察者)产生科里奥利力，这不是一个真正的力，只是从旋转参照系中看到的惯性。

从赤道看，北极是一个固定的位置，天体北极也是固定在赤道正北的地平线上。但是太阳开始从东向西围绕它运动，这是逆时针方向．这是因为观察者是向东移动的。

如果你想象一下赤道以北地球表面(或大气)上的任何一点，每24小时都必须绕地轴绕一圈，科里奥利就更容易理解了。因此，这些点向东移动的速度比赤道上的慢。因此，如果你向北发射一枚炮弹，相对于它下面的地面，它会有一个多余的向东的速度，所以它会倾向于向东。哪个看起来像在转弯向右．如果炮弹从赤道向南飞，向东意味着在左边．

这是来自关于一切的事实将在一个例子中有所帮助:

让我们想象一下，你正在厄瓜多尔赤道线上的“La Mitad del Mundo”纪念碑前。然后向北发射一枚炮弹到北卡罗来纳州的罗利，在"世界之城"以北3960公里处。

假设你的大炮以1000千米/小时的速度发射无摩擦弹丸。然后，弹丸向北的速度为1000公里/小时，向东的速度为1666公里/小时，这是厄瓜多尔大炮每24小时绕地球中心一周的速度。

现在，在3.96小时内，炮弹将到达罗利纬度，但在同样的时间内，其速度的向东部分将它带到了6600公里的东方。但是，“罗利”向东的速度只有1356公里/小时

这是因为在纬度35.7°的地方，到地球自转轴的距离只有5179公里(与赤道的6378公里相比)，因此，它每24小时绕地球一周的距离只有32540公里(与40,000公里相比)，只需1356公里/小时的速度。

这意味着，在弹丸飞行过程中，罗利只向东移动了5369公里，比弹丸少了1231公里，结果，弹丸最终落在了罗利以东1231公里的地方(从“La Mitad del Mundo”中看到的右边)，灾难性地错过了目标，坠入了百慕大以北的大西洋某处。

科里奥利星的这种多余的向东速度可视化，似乎在考虑向东或向西发射炮弹时就会分崩离析。但它仍然会向右偏转(在北半球)。关于这种情况的解释可以在这答案，然而这个答案并不像我想的那么清楚，因为它忽略了垂直效应，也称为罗兰的效果，这对于理解射弹向东/向西飞行的偏转是很重要的。简而言之，向东/向西移动的弹丸速度增加/减少，离心力增加/减少，因此它远离/朝向地球的旋转轴移动。这意味着在赤道“向上移动”，并在赤道以北(以不同比例)向南/向北和向上移动。向右偏转被认为是科里奥利效应的一部分，而向上偏转是Eötvös效应。

Answer 2

我已经有一段时间没有想过这个问题了……每次都需要仔细思考。但希望这真的可以帮助你把它放在一起!

首先:是的，地球绕着极点逆时针旋转……

问题是，当你向北极“正北”发射一个物体时……你射出的不是一个向北的速度！

为什么?

火箭的初始运动不仅仅是它的发射轨迹…但也包括它的发射位置的运动。这就像你开车在州际公路上行驶，然后选择把东西“直接”扔出窗外……你会发现罐子在路上弹跳时还在继续前进。

问题是，一个地方越向极，这些地方向东旋转的速度就越小。但是你的弹丸已经把它开始时的更高的向东速度带来了。所以它会在你认为它应该向北移动的地方前面结束，因为它向东旋转的速度比那个位置快。[对于汽车罐头的类比，如果有人在你旁边的车道上开得慢了……实际上，扔出的罐子似乎在向前移动，直到空气阻力使它减速......]

(同样，希望你也能看到“向东”本身实际上正在改变它在俯视图中的指向方向[最初，阿尔及利亚的东部是直向右，但当它移动到绿色箭头的末端时，它变成了向上和右侧]。然而，弹丸保持完全相同的方向箭头。如果你沿着箭头的方向，在基本方向上…它的“向北”进程减慢，实际上它最终开始向南移动。因此，地球的自转不仅改变了我们所认为的东西运动(在北半球向右转)，而且同样也改变了南北运动(在北半球向右转，无论是否如此)。我们看到火箭的行为很奇怪，但问题不在于火箭，而是因为我们实际上在不断地移动和改变方向，围绕地球旋转。)

(当然，要注意地球也在自转，所以当阿尔及利亚到达黄色箭头的终点时，它确实已经在附近移动了。)

记住这一点可能会很有帮助:当从一个逆时针旋转的转盘上操作时，它实际上是完全相同的(向右转)太!