为什么南北半球的旋涡方向不同?在赤道做实验,有趣的现象发生了

友蕊聊时尚生活 2024-12-24 16:26:48

“这是北半球的科里奥利力,旋涡向右旋转。

这是南半球的科里奥利力,旋涡向左旋转。

这是赤道,旋涡既向右又向左”,一位导游用手对着这个北半球和赤道的地方做出了旋转的手势。

于是便有小伙伴提出疑问:“可是赤道什么样都有啊,这是怎么回事呢?”

广西桂林的一位导游在赤道附近通过水流向游客们讲解了南北半球的科里奥利力是如何影响水流的,和理论上推测不一致是教科书还是电影出了纰漏的原因。

南北半球水流的旋涡方向。

首先就先来了解一下科里奥利力是怎么回事,质量上升就下降物体会受到一股向侧方的偏移力,也就是“科里奥利力”。

物体如果是处于静止状态或者说是在静止参照系中没有移动的话,那么它不会受到这股力的影响,但是如果物体相对于参照系进行了运动,或者说相对于我们自己就发生了运动,那么我们就能够觉察出这股力的存在。

举个例子:把一撮沙撒到圆盘上,用手绕圆盘转圈圈,然后观察这撮沙的变化,我们就能够发现这撮沙会向盘心移动,这就是我们觉察到的那股力。

那么这股力也影响着气流和水流,所以大型气候现象中能够观察到极明显的左右旋转,而这也正是我们在教科书上看到的南北半球水流旋转方向相反的最根本原因。

然而在小规模的日常生活中,我们想要用简单实验来观察这一效果就困难了:如果用一个漏斗放一些水实验,按下去放掉压力时从漏斗中漏出来的水会形成一个旋涡。

从模型上看,这是一个简单易控的实验,然而在实际操作中万万没法保证有足够好的精确度,使得我们在一系列操作前后完全没有任何附加干扰因素,而这样精确度还是有必要的,因为干扰也不知从何出现。

于是人们想到了一个好地方,那便是在科里奥利力影响几乎最小的地方,我们从最开始就排除掉干扰,研究会不会发现新的规律,所以人们来到了赤道。

本来在赤道附近就应该是最有可能找到最清楚旋涡方向的地方,但是由于这里巨大的阳光和热量,一大片水面就不再那么安静了,人为很难排除干扰甚至更加无法排除干扰因素。

于是科学家们开始考虑在人工环节也减少干扰因素,于是出现了很多次著名科学家的著名实验,并且这些实验都成功了,但是最后观察到的结论都是与预期不一样的物理现象。

其中效果最明显也是最全面的是阿舍尔·夏皮罗教授在他的维吉尼亚大学红蓝风力实验室进行的一系列准确地调控着风力气候情景并计算出这些数值后进行得出的结论之一,就是“水流呈现随机性的现象”。

赤道演示之谜。

除了由此而推测出的结果以外,人们还提出了很多其他假说来解释这一现象,其中一个比较受欢迎的是认为在那个时候北半球和南半球呈现出不同样式的海洋环境。

于是人们又在往后三十年里继续研究,但是不得不说的是,随着现代设施条件的提高,人们却没能想出更好的方法来排除外界干扰因素。

终于,在发现他们这项工作感觉永远不会有尽头的时候,科学家们想起自己刚开始做实验的时候另一个很有启发性的结论,还有很多其他好玩儿之处——在全球性天气交换实验室。

1870年,德国物理学家海因里希·克里明斯基第一时间想到这样的解决办法,于是分享给世界更多科学家。

那么,这个天气交换实验为什么能帮助他们解决疑问呢?

原理其实不难理解:这个实验室让地球上的所有地方所有天气同时交换,两两对应进行交换,让全世界所有气候都保持着同样的时间,同样的云层,每八小时交换一次。

科学家们只需要观察数据,就能得出全球气候怎样与日照时间有关,这样便能在没有其他影响因素情况下控制一切条件,进行更加精确细致地观察。

全世界其他气候都稳固了,这个“地球”便是稳固且安静的,其条件环境足够好让科学家们看到神秘的稀世奇观——科里奥利效应!

1867年,这个“地球”第一天开启运行时,建造它的德国物理学家格哈德·克伦贝格看到阿舍尔·夏皮罗教授现在用专门材料看到得出的效果:“我怎么看气旋都是顺时针方向?

我听说南半球是反时针。”

南北半球旋涡不同?

有这个奇遇之后,全世界物理学家无人不知无人不晓,其中一个开心最不容易逃走红柱的小气旋甚至被找了出来进行展示实验没能有什么好结果。

这之后又隔几十年,杰拉尔德·孔多耶想到了将一个小型世界放在凝固水上的主意,并将自己的大学简装成全球性的水楼,变成了最著名气象学家之一。

名声大噪之后,这个法国人决定继续实验:在两面冰面更冷全温控以减少干扰因素。

就这样,他得出了工程院院士身份之后大大改进观测设施,与此同时全世界都开始模仿他,形成了一项新兴研究领域——不知道是不是潮流效应,海洋学家们也越来越多。

1959年,他的新研究之旅终于开始:

一间结冰房间,一个冰原,一个装满海水的大木桶以及一大堆不同种类颜色有趣水的小瓶子,当时人们一看到这个可爱设备就完全确定了他要做什么:将海洋置于静止状态!

可惜的是,在他的发现之前,他已经做过很多次这样的实验,还没有例外,而这次实验阻止了很多看热闹的人因为颤动吓跑。

1978年,他终于成功;但是,这次没有风让人失望极了,还好的是这些发现使他踏上了一条大路:现象原理更重要。

就这样,在这名天才之后1986年,秋叶岩资深工艺品设计师在东京这个很适合这种工作的环境做实验,然后得出了在双向海洋山脉时全日本和西部。

国际奇闻大新闻之后,人们将完全无法解释这个脑洞打开的景象翻入弥漫全球气候学,看到了很多新知识点。

然而,人们什么都想知道之后,又一群经验很少同时不知道他们要探索出来什么东西的研究员抓住了双环云南肉后重新审视了那些老黑白报道,但只得到更迷惑事物。

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