科字

科氏力:

地球環繞地軸逆時針自轉,由於地球是一球體,經度越趨向南北極越窄,因此在不同的緯度而言,都會有不同的自轉速度。在赤道的自轉速度為1600km/h,到達北緯60度時只有800km/h,在南北極為零。

現在假設有一空氣質點,自赤道上空向北移往北極,那麼,如果他起始時是和地球自轉速度同步(即本身有1600km/h的速度東移),那麼,當他移到北緯60度時,他仍會有1600km/h的東移向量,這是因為他並不是在地面和地球同部自轉的原故,但相對於在地面上的觀察者來看,這個質點事實就向東偏移了,而且非線性地加速了800km/h,這正是相對速度的原因;即該質點相對於地面的靜止觀察者來說是加速了(實際上地面的觀察者和地球同步自轉)。

因此,對於地面觀察者來說,似乎有一股力作用在這個質點上而使其加速,這種力,就是所謂的地偏轉力或科氏力。

科氏力的數學方程為: f KV

其中K是質點向北移動的位移(南移則為負值),V為速度。
f 為科氏參數 : 2ωsinΦ
當中ω是地球自轉的角速度,等如7.27x10-5 Rad/s,Φ是緯度。

由於所跟的是正弦(sine)的變化,因此可知科氏力在越高緯度的地方就越大。因此,在北半球,當質點自南向北移時,科氏力增加,於是向東偏轉。相反,當由北向南移時,科氏力減弱,於是向西偏轉。而南半球則偏轉的方向和北球球相反。

科氏力的存在,加上氣壓梯度力及摩擦力,就出現地面低氣壓的氣旋式輻合高氣壓反氣旋式輻散的現象。在高空和氣壓梯度力平衡則出現地轉風現象。

 

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