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地球在自转时,地面上每个点自转的速度(称为线速度,也就是地面上每个点自转时的位移速度)并不相同。纬度越高,所在地的纬线就越短,由于地球各处都是一天自转一圈,纬度越高,所在地的运动速度就越小。
在北半球,当一个物体向北运动时,
就从一个自转更快的地点(低纬度)移动到了自转更慢(高纬度)的地点。由于惯性,该物体保持原有速度不变,相对于地面会有向东的运动(地球自转方向是自西向东),实际运动的方向就会向右偏转。当一个物体向南运动时,情况类似,最后的结果也是相对于原先的运动方向向右偏转。
如果一个物体向着正东或正西方向运动,则会因为离心/向心运动而偏转。物体向东运动时,绕地轴转动比所在地的自转更快,于是表现为远离地轴的离心运动;向西运动时,则表现为向心运动。离心和向心运动都是物体惯性的体现——物体只是沿原有运动方向继续运动。
此,在北半球沿纬线向东的运动会向南偏转,而向西的运动会向北偏转,都表现为向右偏转。(更严格的推导与定量运算要用到角动量的相关知识,在这里就不再展开了。)
这些偏转的现象在日常生活中不明显,几乎不能察觉。但是,对于台风这样尺度可以达到上百千米的天气现象,运动偏转就十分明显了。与其他物体一样,空气也有惯性,在没有外力作用时,保持速度的大小和方向不变。在出现台风时,台风中心是一个低气压区,周围高气压区的空气会涌向台风中心。在北半球, 运动的空气会出现向右的偏转,最后就形成了逆时针旋转的气旋。
由于地球的自转,直线运动的物体反而出现了运动方向偏转。为了更好的描述这一现象, 运动的偏转被表示为一种假想力的作用——地转偏向力。在其他旋转的系统里,也存在类似的运动偏转现象。法国物理学家古斯塔夫·科里奥利在研究水车的转动时,最先提出了这一类旋转系统中的假想力的数学表达式,所以这一类假想力现在也被称为科里奥利力。值得一提的是,科里奥利力并不是真正的作用力,物体恰恰是因为保持了原有的运动方向才出现了偏转。
台风为什么不会回头
台风移动主要是受到太平洋副热带高气压环流所导引,一般受其南方之偏东风而向西进行,到了比较高纬度地方(约 20°N以北),因科氏力之增加使其偏北且偏右进行,渐渐受西风导引转向东方进行。另外,如台风前进的时候,前方有高气压,台风就 受阻无法继续前进,正好象水不能向高处一样,这时台风必须向气压比较低的地方进行以致发生了转向的情形。
台风不会回头的其中一个原因是因为初始生成的台风路径是受西北太平洋上的引导气流影响,一般会向西北或偏北移动。此外,台风的移动还受科氏力的影响,在北半球,台风的移动路径会受到向西及向北的科氏力的作用,这导致台风向更高纬度的地方移动。
然而,影响台风路径的因素非常复杂,包括台风本身的强度、初始路径、气候条件、地形等。所有这些因素都可能使台风的路径发生偏移,从而使其不回头。
因此,无法给出一个确定的原因来说明台风为什么不会回头。实际上,预测台风的路径也是一个复杂的问题,需要考虑到许多因素。为了获得更准确的信息,建议参考气象专家的预测和实时监测数据。
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