科里奥利效应会影响从东到西的风吗?

Question

我正在学习气象学以获得飞行员执照，在那里我学到的经验法则是，由于科里奥利效应，高海拔地区的风大约顺时针方向转30°。

我得到的解释是，如果一个空气包裹移动到极点，它开始时绕地轴的速度比目的地的速度要高，所以它会在地球表面的目的地之前到达。

虽然这对于风来说是完全有道理的，比如从南到北，或者相反，为什么科里奥利效应也会影响从东向西吹的风呢?风的起点和终点绕地轴的速度不应该是一样的吗?因此风不应该受到科里奥利力的作用?

Answer 1

这里有很多答案，回答的问题略有不同。根据我的理解，问题是“为什么科里奥利力适用于东西移动的物体(或空气包)，以及那些有南北分量的物体?”

这是个好问题。你所描述的科里奥利效应的常见直观解释，只考虑作用在物体上的水平力。这并不完全正确。这张图又增加了两种重要的力量:

标记为“g”的箭头是由重力引起的力，指向行星的中心。另一个箭头表示地球自转产生的离心力。请注意，它并不直接与重力相反，而是远离地球的旋转轴。在没有空气动力、浮力等因素的情况下，这些力的垂直分量必须相互抵消，这样我们的粒子才能保持它的高度，但是会产生一个朝向赤道的水平合力。

让我们假设红点相对于地球表面是静止的(离心力的水平分量必须被其他东西平衡)。如果红点加速向东(远离我们)，这意味着它围绕地球旋转轴的角速度增加，那么离心力将增加，而引力将保持(非常接近)不变。因此它不再处于平衡状态。这有两个效果，垂直分量是一个向上的力，我认为是罗兰的效果，水平分量是向赤道的力(北半球向右转)，即科里奥利力。

同样，如果圆点向西加速(朝向我们)，它的角速度会减小，离心力也会减小，它会被向下推，远离赤道(在北半球向右转)。

Answer 2

首先忘掉基本方向，接受下一个关于力相对于气流方向的概念。气团受到向低压方向的压力的影响。科里奥利力将空气相对于当前风向向右拉90度。影响气流的摩擦力总是指向与当前风向相反的方向。假设流动处于平衡状态(在大多数情况下是近似的)，下一个原理图适用(在北半球)(从gov培训页面）.

当没有摩擦时(即不在地表附近)，风与等压线平行，因此称为地转风。右边的部分是与摩擦，风向已经转了大约30度逆时针相对于案件高空。

我从你的问题中推断出，你也在理解为什么科里奥利力是向右的，与风向有关。事实上，科里奥利力并不存在，而是一种效应，由于我们以旋转的地球为参照系，这种效应被视为一种视力。基本上，气团只在北半球/南半球被迫向右/左移动。这很难直观地解释，我记得第一次是通过这样的视频和动画学习的公开课程视频旋转参照系。

Answer 3

完整的答案是你正在通过埃克曼层．在远离地面的高层大气中，风向在很大程度上是科里奥利力和压力梯度相互平衡的。在靠近地表的地方，也有湍流摩擦/阻力，力的三个组成部分必须保持平衡。如果你按照维基百科上的数学方法，举几个例子，你应该能够说服自己，不管自由大气中的风向如何，也不管边界层的高度如何，当你从地表进入北半球的自由大气时，风会顺时针旋转大约30度。

观测显示了埃克曼螺旋的证据，尽管它肯定没有理论那么清晰，30度的数字只是一个近似值。实际上，我更熟悉的是海洋学中的埃克曼螺旋，它的关键结果是，海洋表面的水沿顺时针方向流动45度，而水的净边界层输送是风向90度。

Answer 4

你们都错了!科里奥利力与离心力无关。

为什么科里奥利方程不适用于东西方向的主要答案是东西方向不是一条直线，所以它们本身就是弯曲的。

如果不断转动，地球上任何物体从一个源头射出时，都不可能完全向东或完全向西运动。地球的平行线不是直线，只有赤道是直线。

科里奥利效应只与几何有关，实际上甚至不关心北、南、东或西:它在所有方向上的作用都是一样的。你可以拿出一支铅笔，从几何上看它是如何工作的。

此外，科里奥利效应的“垂直”成分也存在(Eotvos效应)，但它不需要解释这个问题，也不需要解释洼地的形成，因为它是如此之小，以至于它在这个问题中不起作用。