地转偏向力、地转流和 地转风

地转偏向力、地转流和 地转风 地转偏向力 概述由于地球自转而产生作用于运动空气的力，称为地转偏向力，简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在)，只能改变(水平运动)物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量。由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转，空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内，故只有垂直地转偏向力，而无水平地转偏向力。由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转，空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上，故只有水平地转偏向力，而无垂直地转偏向力。在赤道与极地之间的各纬度上，地平面绕着平行于地轴的轴旋转，轴与水平面有一定交角，既有绕平行于地平面旋转的分量，又有绕垂直于地平面旋转的分量，故既有垂直地转偏向力，也有水平地转偏向力。产生原因 原因简述如下:物体为保持水平惯性运动，经纬网因随地球自转而产生相对加速度。下面是"算如流"给出的通俗解释首先要说明的是，地转偏向力向右是在北半球，在南半球则都向左，当然这些向右向左都是相对于前进方向来说的，下面说的都是北半球的情况。1.由于各纬度的角速度都一样，从北向南飞的时候，南边的圈大，所以线速度大，所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了，所以其就由于惯性表现出往右偏。向北也一样，由快的地方到慢的地方，速度'超前'了，前进方向上也就向右偏了。2.沿纬线向东西方向飞，这时候由于重力的方向指向地心，而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心，你可以好好想想，所以由于这个角度，向心力不能完全抵消你围着纬线的圆心转的那个离心力，所以一综合，也会往右偏。3.赤道不受地转偏向力正是因为地心正好就是纬圈旋转的圆心，二者重合了，正好重力可以抵消掉向外的力。最后，南北两极地转偏向力最大科里奥利效应 简述 当空气环绕着旋转的地球表面远距离移动时，它最初的向东的动量在地表开始改变。我们知道，地球是由西向东旋转的，赤道地区旋转的线速度最大， 随着纬度越高，线速度越来越小，到了极点减为零。设想空气从低纬度地区移向北极:在最初，空气是具有与源地相同的向东速度的;当空气接近极点时，在那儿的地球转动为零，而这股空气却继续保持着它原来的向东的动量(假设没有因为摩擦而耗损的话)，于是它会相对于目的地的地表转向东面。这样，即使空气以相当直的路线越过纬线向极地方向前进，相对于地球，它看起来会是同时朝东转向越过经线。一个名叫古斯塔?加斯佩德?科里奥利的法国人在1835年最先用数学方法描述了这种效应，所以科学界用他的姓氏来命名此种力。我们通常也称它为地转偏向力。在北半球，科里奥利力使风向右偏离其原始的路线;在南半球，这种力使风向左偏离。风速越大，产生的偏离越大。于是，在北半球，当空气向低压中心辐合时会向右弯曲，形成了一个逆时针方向的旋转气流。从高压中心辐散出来的空气，则因为向右弯曲而形成了顺时针方向的旋风。我们把逆时针旋转的叫做气旋，把顺时针旋转的叫做反气旋。在南半球，上述的情形正好相反。对风的影响 科里奥利效应使风在北半球向右转，在南半球向左转。此效应在极地处最明显，在赤道处则消失。如果没有地球的旋转，风将会从极地高压吹向赤道低压地区。科里奥利效应在极地最显著，向赤道方向逐渐减弱直到消失在赤道处。这就是为什么台风只能仅仅使云形成在5纬度以上的地区。对其他运动物体的影响 科里奥利力不仅仅对风产生影响，任何一个环绕地表的远距离运动都会受到它的捉弄。在一战期间，德军用他们引以自豪的射程为113千米的大炮轰击巴黎时，懊恼地发现炮弹总是向右偏离目标。直到那时为止，他们从没担心过科里奥利力的影响，因为他们从没有这样远距离的开火。当然，对于近距离的运动，科里奥利力影响极小。从场地一边把篮球抛到另一边的运动员，考虑科里奥利力的影响而需要调整自己投球的偏移量为1.3厘米。当你拔掉盥洗池的橡皮塞时，会发现有时水流并不是逆时针旋转流走的，因为科里奥利力几乎没有足够的时间来影响水这样短距离的运动，水流的形态更多地受到水池形状或者水龙头喷射角度的影响。研究价值与应用 在大气层的高处，科里奥利效应是一个重要的因素。在大约5500米或更高的地方，空气没有与大山、树木的摩擦，它能够不断地增强力量并达到惊人的速度。当气压差不断地把这些风推向低压地区时，空气就会受科里奥利力的影 响而转向，最终会沿着等压线吹动。定位风暴19世纪比利时气象学家白贝罗应用科里奥利效应找出一条规律，发现最近的风暴:在北半球，当你背风而立，风暴在你的左侧;在南半球，则在你的右侧。相关计算 存在条件:非赤道地区对于地面拥有水平运动方向速度分量的物体大小:f=2mvωsinφ(后附证明)m为物体质量f为地转偏向力的大小v为物体的水平运动速度分量ω为地球自转的角速度sin是正弦函数φ为物件所处的纬度方向垂直于物体速度的水平分量方向，北半球向右，南半球向左地理意义对于洋流，河流，风及其他具有水平运动的事物产生影响。地转偏向力与生活 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其影响，同时也影响着人类的生产和生活，请看下面五例:(以北半球为例)水漩涡的形成 当我们打开水龙头向塑料桶中注水时，当水库放水(放水口在水下)时，水槽放水时等，都会看到在水面形成漩涡。注水时呈顺时针旋转，放水时呈逆时针旋转。如下图:图中虚线是表层水的原始流动方向，实线是水的实际流动方向。当向桶中注水时，水从注水点向四周流动，北半球在地转偏向力的作用下右偏，漩涡呈顺时针方向旋转。南半球则呈逆时针方向旋转。放水时表面水都流向下层出水点，北半球在地转偏向力的作用下右偏，漩涡呈逆时针方向旋转。南半球则呈顺时针方向旋转。不过江河中的漩涡不一定符合这一规律，因为它还受到河床特征的影响。那么，马桶冲水逆时针流的原因看来就是科里奥利力了?那倒未必。我小的时候看科普书，也对文章开头的说法深信不疑。直到有一天雨后，我看到楼下的沙井盖上面两个排水孔中水流的旋转方向是一个顺时针一个逆时针之后，我就不再相信这种说法了。要是真的是科里奥利力导致的排水孔水流打转的话，应该两个方向相同才对，怎么能一个顺时针一个逆时针呢?但这只不过是一个例子，还不能说明所有排水孔水流旋转方向都不是由科里奥利力引起的。但是我们只要稍微估算一下就会知道水流漩涡产生的原因是不是科里奥利力了。假设水流跑得跟刘翔差不多快，也就是10米每秒的样子，而且速度完全平行于地面。即使这样，水流受到的由于科里奥利力产生的加速度最多也只不过是0.001米每平方秒。如果马桶的直径有1米，而水流是从马桶边径直冲向中心的话，到达中心的时候由于科里奥利力产生的偏转还不到半毫米，根本就产生不出什么看得见摸得着的效应，更何况是我们平时看见的漩涡了。如 果连在这个巨型马桶中的高速水流都产生不出看得见的效应的话，就更别说那些可怜的小马桶和排水口了，没戏的。实际上，排水口和马桶们产生漩涡的原因多半是由于它们自身的构造问题。有的马桶就是特地设计漩涡式冲水的，这样的话无论你把它挪到地球上什么地方它都只能产生同一个方向的漩涡。而对于一般的排水口，由于结构，有时候它们会偏好形成某个方向的漩涡，而更多的时候是两种旋转方向的漩涡都会出现，不信你试试就知道了。车辆和行人靠右行 不是所有的国家或地区的车辆和行人都靠右行，但靠右行是最为合理的。如下图:A图为靠左行，北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏，都偏向道路中间，更容易与对面过来的车辆相撞，发生车祸的频率会更高。B图为靠右行，北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏，都偏向路边，路边是司机开车注意力的集中点，司机会不断调整方向来保证行车安全。车辆靠右行导致人也靠右行，这样更安全些。由于长期习惯，所以人们无论在哪里行走都喜欢右行。左右鞋磨损程度不同 这种现象现代人已经难看到，因为一双鞋穿的时间太短，表现不明显。我想40岁以上的人对这个现象还记忆犹新。如下图:这是由于两只鞋的受力差异而形成的。在北半球，由于地转偏向力作用于右侧，所以人们常发现右鞋磨损比左鞋要多些;而南半球由于地转偏向力作用于左侧，所以左鞋磨损比右鞋要多些。跑道上逆时针跑行 在跑道上跑行，人们总喜欢沿逆时针方向。如下图:A人是逆时针方向跑，正好在弯道处。从图上可以看出，地转偏向力向外，身体倾斜产生一个向内的向心力，二力方向相反，更易平衡，过弯道处不易跌倒。B人是顺时针方向跑，也正好在弯道处。从图上可以看出，地转偏向力和身体倾斜产生一个向内的向心力方向相同，不易平衡，过弯道处易跌倒。人类的发源地都在北半球，人们长期受地转偏向力的影响形成了这一习惯，所以哪怕到了南半球，人们还是习惯于这样的行为。机械设备都是顺时针旋转 我们所见到的电扇、电机、柴油机、水轮机等都是顺时针旋转。如下图:从图上可以看出，在北半球顺时针旋转，地转偏向力指向轴心，有于物质的向心作用，使机械设备更耐用、更牢固。而逆时针旋转时地转偏向力指向外，有于 物质的离心运动，机械设备易损坏，使用寿命缩短。总的来说要看到一个微弱的东西产生的效应，最好的 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 在大尺度和长时间的过程里边观察它。古语有云，"水滴石穿"，只要时间够长，没有什么效应是观察不到的。比如说河流，一刻不停流淌了千百年的河流，在科里奥利力的作用下河水总是倾向于向右偏，于是河流的右岸总是被冲刷的，而左岸由于没那么多河水冲向它，流速较慢，所以经常有沙石堆积。再比如说铁路，每天都有成百上千吨重量的火车在上面沿着同一个方向以一百来公里一小时的速度飞驰着，这样日积月累也会产生磨损。而人们发现在北半球，右轨磨损得总是比左轨要厉害那么一点点，原因就是火车在行走的时候会受到向右的科里奥利力的作用，这样的话右轨要承担的压力就比左轨要大那么一点，于是磨损当然也就更厉害了。如果在大尺度上观察的话，科里奥利力也会现出原形。我在沿海地区长大，一年少说也会经历好几次台风。如果我们从卫星云图上面看的话，所有在北半球的台风都是向外顺时针旋转的，这就是科里奥利力玩的把戏。在地面附近，台风中心处的气压会特别低，所以风是向台风中心吹的。而当这么多空气跑到台风的中心之后，它们也没地方去，所以就一直沿着风眼的壁旋转着向上爬，然后就到达顶端了【注2】。在顶端它们也还是没有地方好去，之后向外吹了。这时候，科里奥利力就过来干涉了，使气流的方向逐渐向右偏移，于是我们就能在卫星云图上看到这个被自己向外吹成了顺时针的台风了。附:关于科里奥利力的较严格的数学证明 首先将运动分为纬线(速度记为vx，正方向与地球自转方向相同)和经线(速度记为vy，正方向自南向北)，并设地球半径为R，地球角速度为ω，物体质量为m，纬度为θ(北纬正值，南纬负值)，一切计算忽略公转。纬线方向 若物体静止，则其相对于太阳速度为v0=ω*R*cosθ…?受向心力fn0=v0^2/(R*cosθ)*m…?又此时相对地球静止，因此所受合力即为向心力fn0，该力与大地平行方向上的分力即为向心力在与大地平行方向上的分力，也即fn0*sinθ当物体沿纬线方向以速度vx运动时，相对于太阳速度为v=vx+v0受向心力fn'=(vx+v0)^2/(R*cosθ)*m…?此时所受地球的引力、支持力等合力在与大地平行方向上不变，仍为fn0*sinθ。但向心力已变为fn'*sinθ。若以地球为非惯性参考系，则该物体受到惯性力:fn=fn'*sinθ-fn0*sinθ…?由????得:fn=(2vx*v0+vx^2)/(R*cosθ)*m又因为vxv0，所以fn? 2*vx*v0/(R*cosθ)*m*sinθ=2*vx*ω*m*sinθ方向与fn'方向相反，即北半球向右，南半球向左经线方向 (仅供参考，不熟悉微积分的可跳过直接看定性的分析)对纬度为θ的物体，其所在纬度线速度为v0=ω*R*cosθ以θ为自变量，对v0求导得dv0=-ω*R*sinθdθ…?对于沿经线运动的物体，其经线方向的角速度ω=dθ/dt=vy/R…??带入?得dv0=-vy*ω*sinθdt整理即a=dv0/dt=-vy*ω*sinθ又物体沿经线的速度v也是随地球自转转动的，加速度为v*ω*sinθ，证明同向心加速度，此处略这是地球相对于物体的加速度，则物体相对于地球的加速度为a=vy*ω*sinθ+v*ω*sinθ=2*vy*ω*sinθ这就是科里奥利力产生的加速度，则科里奥利力为f=m*a=2vy*ω*m*sinθ方向与地球自转方向相同(所有变量为正值)，进而推知北半球向右，南半球向左定性分析:越靠近赤道，线速度越大，而如果物体在纬线方向的速度保持不变，并沿经线向赤道运动时，物体的线速度就会小于地球的线速度，表面上看就是受到了地转偏向力被拉慢了，同时沿经线运动速度本身也在随地球自转改变，加速度方向与前者相同。其他情况与此同理。综述 物体以速度v运动时(v=?(vx^2+vy^2))，受到科里奥利力f=m*?(4*vx^2+4*vy^2)*ω*sinθ=2mv*ω*sinθ，方向北半球向右，南半球向左，赤道上不受力。地转偏向力是科氏力的分力，是地球自转而产生的以地球经纬网为参照系的力。 存在条件 地球上非赤道地区对于地面拥有水平运动方向速度分量的物体。 大小 m为物体质量;F为地转偏向力的大小;v为物体的水平运动速度分量;ω为地球自转的角速度;sin是正弦函数;φ为物件所处的纬度。方向 垂直于物体速度的水平分量方向，北半球向右，南半球向左，赤道不偏。 简易判定方法 北半球用右手，南半球用左手。手心向上，拇指与手掌撑90?，其他四指指向物体运动方向，拇指所示方向就是地转偏向力的方向。 地理意义 对于洋流，河流，风及其他具有水平运动的事物产生影响。由于地转偏向力的作用，通常北半球东西走向的河流，流向的右侧多峭壁，左侧多平缓河岸。南半球反之。 地转流-概念阐述 在水平压强梯度力的作用下，海水将在受力的方向上产生运动。与此同时科氏力便相应起作用，不断地改变海水流动的方向，直至水平压强梯度力与科氏力大小相等方向相反取得平衡时，海水的流动便达到稳定状态。若不考虑海水的湍应力和其它能够影响海水流动的因素，则这种水平压强梯度力与科氏力取得平衡时的定常流动，称为地转流。 实际上，要测定大范围海域中各点的流速是困难的，但要测定此海域中各点的海水比容是办得到的，而且由这些比容按动力计算法求得的地转流，又与较深海洋的下层海水的流动近似，故可以用这种海流的动力计算，代替较深层海流的测定。 地转流-地转方程为讨论简便起见，设等压面只沿直角坐标系的x轴方向倾斜，它与等势面的夹角为β，如图5-4所示。此时海水运动方程简化为 第二式即为静力方程。由第一式直接可得 上述情况下，地转流向沿y轴方向，且在等压面与等势面的交线上流动。在北半球垂直于压强梯度力指向右方，当观测者顺流而立时，右侧等压面高，左侧低。即等压面自左下方向右上方倾斜。在南半球则与之相反。 在整个海洋中由内压场与外压场导致的地转流却具有其特定的分布形式。由内压场导致之地转流，一般随深度的增加流速逐步减小，直到等压面与等势面平行的深度上流速为零;其流向也不尽相同，有时称其为密度流。由外压场导 致的地转流，自表层至海底(除海底摩擦层外)，流速流向相同，有时称其为倾斜流。然而在实际海洋中，地转流往往是在总压场作用下引起的。 地转流-相关因素海洋中的密度变化是连续的，因此，由于海水密度分布不均匀产生斜压场引起的地转流场的变化也应当是连续的。但为了简便起见，仅取两层密度不同的海水加以讨论。设上下层海水密度分别为ρ1与ρ2，且ρ2>ρ1。在海水静止时，其界面应是水平的。然而当上下层海水分别以流速v1与v2流动时，则界面一般不会再是水平的，而会发生倾斜，设其相对x轴的倾角为γ。另外设等压面也只在x轴方向倾斜，上下两层海水等压面的倾角分别为β1与β2。海水只在y轴方向流动。 通过两层海水界面时海水的压力变化是连续的，界面上任意两点之间的压力差为dp，即有dp1=dp2 此式可应用于密度连续变化的海洋中。 式(5-28)和(5-29)两式给出了密度界面(在密度连续变化的海洋中为等密度面)的倾角与流场、压力场之间的相互关系。可见只有在ρ2v2=ρ1v1，即上下两层海水的动量相等时，界面才是水平的，这在海洋中，特别是大洋上层一般难以满足，因为等密度面通常是倾斜的。 不过在赤道例外，因为那里f=0，所以tgγ=0。等密度面的倾角比等压面的倾角大得多，一般为等压面倾角的102~103倍。这就为利用密度场描述地转流提供了方便条件。实际海洋中的地转流流速，一般是上层大于下层，不难从式(5-29)中看出，设v2=0， 因为ρ2>ρ1，故上式永远为负值，即tgβ1与tgγ符号相反，说明等压面与等密面相对x轴倾斜方向相反。反之，当上层流速小于下层流速时，则等压面与等密面的倾斜方向相同。但这在海洋中比较少见。 上述关系可用下述法则综合:当上层流速大于下层流速时，顺流而立，则在北半球密度小的海水在右侧，密度大的海水在左侧，等压面自左向右上倾斜。在南半球则相反。海水密度，特别在大洋上层，其水平分布主要由温盐决定，因此等密面的倾斜方向通常与等温面和等盐面的倾斜方向相同，从而与等压面 的倾斜方向相反。实际工作中常常可以根据等温面(线)或等盐面(线)的倾斜方向定性地推知地转流的方向。 地转流-动力计算由地转流公式可知，只要知道等压面相对等势面的倾角，就可计算地转流速。但是等压面的倾角量级大小，至今难以直接测量。因此只有借助于海洋调查中的温度、盐度和深度(压力)资料，根据海水状态方程，首先计算海水的密度或比容，进而计算等压面之间的位势差，再进行地转流的计算。 一、计算公式(海兰-汉森公式) 设在垂直于地转流向的铅直断面上取相距L的两个测站A0与B0，如图5-6所示。Φ0、Φ1、Φ2与p0，p1，p2分别为等势面与等压面，β0、β1、β2 、v1、v2分别为等压面p0、p1、p2上的流速，则 为等压面的倾角，v0 其中B1B2与A1A2分别为p1与p2等压面之间在B0与A0站的铅直几何距离，根据关系式 它们可以用位势差表示，则有 ΔΦB、ΔΦA分别为pl与p2等压面之间在B0与A0站的位势差。其计算方法由式(5-11)给出。 必须指出，由式(5-30)计算的流速是p1等压面相对p2等压面的流速，并非相对静止海底的绝对流速。同理可计算自海面至海底任何两等压面之间相对流速。 二、流速参考零面的选取 为求得各层相对海底的绝对流速，必须在海洋中选取一个流速为零的参考面。在大洋中这个面是可以找到的，具体方法读者可参考有关专门文献，不作进一步介绍。至于浅海中零面的选取，可近似地视海底为零面，然后对不同深度的海底进行订正即可。 由于动力计算方法是计算不同倾斜角度的两等压面之间的相对流速，所以它只适应于内压场引起的地转流的计算，对外压场导致的倾斜流，不能用此法进行计算。因为外压场中自表至底各等压面都是平行的，其倾角相同，因此各等压面之间的相对流速都为零。 实际工作中，由于事先无法了解地转流向，在布设调查断面时难以与其垂直。因此，通常在调查海区中布设多个测站，然后根据调查资料计算每个测站相应等压面的位势差，据此绘制位势高度等值线(图5-7)。高值中心，表示等压面上凸，低值中心表示等压面下凹。根据压力场与流场的关系，不难理解这些等位势高度线就是地转流向线。在北半球，绕高值中心的流动方向为顺时针，绕低值中心的流动方向为反时针。在南半球相反。而且等位势高度线密集处流速大，稀疏处流速小。[1] 中文名称:地转风 英文名称:geostrophicwind 定义:空气受到的水平气压梯度力和科里奥利力平衡时形成的风。 定义 地转风是指自由大气中空气的水平等速直线运动，是指无加速度、惯性离心力不起作用情况下的运动。在这种运动中，只有水平气压梯度力和地转偏向力起作用。地转风是自由大气中水平气压梯度力和地转偏向力相平衡时的空气的水平运动。地转风是平衡运动，它受到的合外力等于零，没有加速度。空气运动平行于等压线，人背风而立，高压在右，低压在左。这就是北半球地转风的规则。平时我们说水往低处流，那么空气也应该从高压向低压流动了。但实际上却是平行于等压线流动的，这是地转偏向力影响的结果。因为，当有了气压梯度之后，空气要从高压向低压流，但一有运动，就会受地转偏向力的作用，使运动方向向右偏(北半球)，随着运动方向的改变，偏向力的方向也改变，因为偏向力的方向永远垂直于运动方向所指的右方。[1]分布规律 地转风和气压场分布的这种规律，是C.H.D.白贝罗于1857年首先提出的，故称白贝罗定律。地转风的大小与水平气压梯度(或等压面上的重力位势梯度， 即等压面坡度)的数值成正比，与科里奥利参数及空气密度成反比。在离地面约1.5千米以上的自由大气中，大尺度运动的铅直速度比水平速度小得多，而且水平运动的惯性力和湍流摩擦力也比水平气压梯度力和科里奥利力小得多，因此，自由大气中的大尺度运动，除了具有准水平运动的性质外，还近似地满足地转风关系，故又称为准地转运动。在大尺度自由大气中(不考虑摩擦力的作用)，空气质点所受的水平气压梯度力(G)和水平地转偏向力(A)达到平衡时的匀速直线平衡运动，G=A。地转风的表达式:Vg=-(9.8/f)*(H/n)式中f=2ωSinφ是地转参数，-(H/n)为高度梯度(相当于气压梯度)。地转风方向平行于等压线，在北半球，背地转风而立，高压在右，低压在左，南半球则相反，地转风速度大小与水平气压梯度成正比，即等压线越密(疏)地转风风速越大(小)。地转风风速还与地球纬度成反比。在中高纬地区，高空的实际风十分接近地转风，风压关系大体遵循上述地转风原理，这是中高纬地区在分析天气和预报天气中应遵循的原则。由于中纬度天气尺度运动来说，在水平方向上地转偏向力和气压梯度力近乎平衡，地转风即因此平衡而产生。由于水平气压梯度力的方向垂直于等压线且由高压指向低压，而科里奥利力的方向垂直于风，因此两者平衡形成的地转风的方向平行于等压线(或等重力位势线)。在北半球，若背风而立，高气压(或高重力位势)在右侧，低气压(或低重力位势)在左侧，在南半球则相反。 地转风和气压场分布的这种规律，是C.H.D.白贝罗于1857年首先提出的，故称白贝罗定律。地转风的大小与水平气压梯度(或等压面上的重力位势梯度，即等压面坡度)的数值成正比，与科里奥利参数及空气密度成反比。在离地面约1.5千米以上的自由大气中，大尺度运动的铅直速度比水平速度小得多，而且水平运动的惯性力和湍流摩擦力也比水平气压梯度力和科里奥利力小得多，因此，自由大气中的大尺度运动，除了具有准水平运动的性质外，还近似地满足地转风关系，故又称为准地转运动。 在大尺度自由大气中(不考虑摩擦力的作用)，空气质点所受的水平气压梯度力(G)和水平地转偏向力(A)达到平衡时的匀速直线平衡运动，G=A。地转风的表达式:Vg=-(9.8/f)*(H/n)式中f=2ωSinφ是地转参数，-(H/n)为高度梯度(相当于气压梯度)。地转风方向平行于等压线，在北半球，背地转风而立，高压在右，低压在左，南半球则相反，地转风速度大小与水平气压梯度成正比，即等压线越密(疏)地转风风速越大(小)。地转风风速还与地球纬度成反比。 在中高纬地区，高空的实际风十分接近地转风，风压关系大体遵循上述地转风原理，这是中高纬地区在分析天气和预报天气中应遵循的原则。 梯度风 在水平运动方程中除考虑水平气压梯度力和地转偏向力以外，还需考虑向心加速度(惯性力心力) 自由大气中，当空气作曲线运动时，水平气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力三个力达到平衡时的空气水平运动，称为梯度风。 由于做曲线运动的气压系统有高压即反气旋和低压即气旋之分，在高压和低压系统中，力的平衡状态不同，其梯度风也不尽相同。以北半球圆形等压线为例，低压中，气压梯度力G指向中心，地转偏向力A和惯性离心力C都反向向外，二者之和等于气压梯度力，A+C=G。因为地转偏向力和惯性离心力都是与风向垂直的，所以在低压中，梯度风的风向Vt是沿等压线按逆时针方向吹的。南半球相反。高压中，气压梯度力G和惯性离心力C都自中心指向外，当三力达到平衡时，地转偏向力A必定由外沿指向中心，而且大小等于气压梯度力G和惯性离心力C的和。因此高压中的梯度风风向Vat是沿着等压线，绕高压中心作顺时针方向吹;南半球相反。 因此，梯度风的风向仍然遵守白贝罗风压定律。风速不仅受气压梯度力和纬度的影响，而且还受气流路径的曲率半径的影响，即使气压梯度力和纬度相同的情况下，梯度风风速和地转风风速也是不等的。在自由大气中，平直等压线情况下，水平气压梯度力与水平地转偏向力达到平衡时空气的等速、直线水平运动称为地转风。 以下是关于地转风的知识: 地转风平行于等压线吹，在北半球观察者背风而立，高压在右，低压在左。而在南半球，观察者背风而立，高压在左，低压在右。这就是地转风方向与水平气压场之间的关系，即白贝罗风压定律。 地转风的风速大小取决于水平气压梯度、空气密度及地转参数。若在同一地理纬度上，并空气密度一样时，水平面上的等压线越密集，地转风速就越大; 若在同一地理纬度，并各高度上水平气压梯度相同时，由于密度的影响、地转风将会随高度的增高而加大。当水平气压梯度和密度不变时，纬度越高，地转风速越小。在赤道附近，由于地转偏向力很小，所以不存在产生地转风的条件。 地转风 地转风是指自由大气中空气的水平等速直线运动，是指无加速度、惯性离心力不起作用情况下的运动。在这种运动中，只有水平气压梯度力和地转偏向力起作用。地转风是自由大气中水平气压梯度力和地转偏向力相平衡时的空气的水平运动。 地转风是平衡运动，它受到的合外力等于零，没有加速度。空气运动平行于等压线，人背风而立，高压在右，低压在左。这就是北半球地转风的规则。平时我们说水往低处流，那么空气也应该从高压向低压流动了。但实际上却是平行于等压线流动的，这是地转偏向力影响的结果。因为，当有了气压梯度之后，空气要从高压向低压流，但一有运动，就会受地转偏向力的作用，使运动方向向右偏(北半球)，随着运动方向的改变，偏向力的方向也改变，因为偏向力的方向永远垂直于运动方向所指的右方。 地转风 在自由大气中，无摩擦力作用时，空气的水平等速直线运动，叫做地转风。地转风的形成可以这样理解:在等压线是平直的气压场中，空气块在气压梯度力的作用下，从高压向低压方向运动，只要这种运动一发生，水平地转偏向力就立即产生，在北半球地转偏向力总是垂直于空气的前进方向，并指向右侧。这样，运动着的空气块在气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，必然偏离原始运动方向而沿着两种力合力的方向前进。然而，只要空气仍在前进，地转偏向力立即又要出现在它的右方，使空气再度转向，再次沿着合力方向运动。直到地转偏力和气压梯度力的方向恰好相反，大小恰好相等，合力为零时，空气才能稳定地沿着与等压线平行的方向运动，这时，我们即称它为地转风。因此，在北半球，地转风前进方向的左侧永远是低压区，右侧永远是高压区。 空间完美搬家到新浪博客! 特别声明: 1:资料来源于互联网，版权归属原作者 2:资料内容属于网络 意见 文理分科指导河道管理范围浙江建筑工程概算定额教材专家评审意见党员教师互相批评意见 ，与本账号立场无关 3:如有侵权，请告知，立即删除。