差动旋转与地球球性

最后，让我们考虑地球的球形对科里奥利力的影响。旋转地轴是北极和南极之间的一条线，科里奥利力总是以垂直于这条线的方向作用。我们主要对流体包裹在科里奥利力作用下的水平偏转感兴趣，因为在垂直方向上，重力作用占主导地位，科里奥利力相对较小。水平偏转主要是由指向局部垂直方向的旋转作用于水平流体流动的分量引起的。(还有一个水平力是由旋转的水平分量作用在垂直流体运动上引起的，但由于垂直速度小，这个力也小。)如果地球以角速度X旋转，那么在纬度j处，局部垂直方向的旋转分量等于xsinj(图3.2)。这个角度在北极等于X，但随着向赤道移动而减小，在赤道处降为零。在南半球，局部垂直方向上的分量从赤道的零下降到南极的-Q。所以这里科里奥利力的大小仍然随着纬度的增加而增加，但是力的作用方向相反，倾向于使物体向左偏转。

北极为0，赤道为0，南极为- X。科里奥利参数f由f = 2X sind给出。

在两极，地球表面垂直于旋转轴;因此，水平运动也垂直于旋转轴，因此会受到地球自转的全部影响，就像旋转圆盘上的气流一样。在赤道，水平运动不涉及任何朝向或远离旋转轴的运动，科里奥利力必须涉及垂直运动，这对于大范围的流动来说是很小的。也就是说，在赤道处，科里奥利力的非零分量要么涉及垂直速度(垂直速度很小)，要么作用于垂直方向(在这个方向上，引力会盖过科里奥利力)。

因此，地球的“有效”旋转随着我们向极地移动而增加，因此地球的大气和海洋被称为差动旋转。我们允许科里奥利参数f等于旋转垂直分量的两倍来考虑这种影响。因此，f = 2X sinj，它从南极(f = -2X)到赤道(f = 0)和北极(f = 2X)增加。涉及科里奥利力的方程，如方程3.4a，都不符合这个新定义。科里奥利参数的变化在墨西哥湾流等西部边界流的产生中起着至关重要的作用，我们将在下一章中看到。

继续阅读:流体静力平衡

这篇文章有用吗?

＋1 0