发信人: jeter()
整理人: jeter(2000-09-12 01:27:49), 站内信件
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前边浣熊提了一些有意思的物理问题，其中一道是：
: 把洗手池中的水放掉时，水在漏水口的上边会形成一个漩涡，这是为什么？
: 从上面看下去，这个漩涡是顺时针还是逆时针转（在我国）？
相信不少人对此会象我这样回答：
: 科里奥利力，在北半球这个漩涡是顺时针，南半球是逆时针。
的确，这个说法很常见，和我们的日常经验也比较吻合，想起来也挺有道理，
我也曾经看过一篇文章，准确的记不清了，大致是有人做了实验，在一个封闭
的房间内，在形状规则的水池里蓄上水，待水完全静止后，将池底的开关打开
排水，验证了形成的漩涡旋向与科里奥利力一致（好象是南北半球都做了）。
不过我这样回答之后，虽然有一位高手赞同，却也有两位高手反对，说：
: 不管在地球的任何地方，水都可能左旋和右旋，因为旋涡形成的主要原因不
: 是地转偏向力。
: 这种漩涡的形成的主要原因是流体流动中的内生不稳定性，科氏力只是提供
: 了一个定向的初始扰动，使得在大多数情况下漩涡的方向总是顺时针或逆时
: 针的。
看来有必要对这个问题重新考察一番，我已经记不清那篇文章是哪里看的了，
也检索不到专业文献，只好四处胡乱翻找一通，发现这个问题真的很有意思。
首先解释一下科里奥利力，它是在转动的非惯性参考系下，运动的物体受到的
一种惯性力，科氏力的公式为：
F=2mv*ω，式中v*ω为矢量积，v为物体相对转动系的速度，ω为转动系的角
速度。
在实际中，地球就是一个转动的非惯性系，当地球上的物体运动时，如果运动
速度与地球自转轴不平行，就会受到科里奥利力。举例来说，从高处自由落下
的物体，会由于科氏力的作用发生向东的偏移，计算可知，物体从赤道上空高
100米处下落，到达地面时将偏东2.2厘米。
看得出来，通常情况下科里奥利力是一个比较微弱的力，只有物体相对地球的
运动速度比较大、时间比较长时，科氏力作用的效果才比较显著。而水池排水
的过程中，一般水流速度并不大、时间也不长，受到的科氏力是很小的，况且
水形成漩涡，也的确主要由于流体流动中的内在不稳定性，科氏力提供的只是
一个定向的微扰，在上面那种尽量排除了其他外界扰动（如风吹、搅动等）的
严格的实验条件控制下——光是待水完全静止就花了近二十个小时——科氏力
才有可能对漩涡旋向的形成产生决定性影响。而我们的水池，显然不具备这么
理想的条件，排水的漩涡应该可能是顺时针，也可能是逆时针。对位于北半球
的我们，如果看到排水漩涡是顺时针，虽然表观上符合科氏力作用的结果，但
并不能心满意足地以此解释；如果排水漩涡是逆时针，那就更说不过去，需要
好好琢磨琢磨了。
不过我的水池平时排水总是顺时针的，从无例外，我观察了一下，原来水龙头
位于排水孔右上方，而池底的坡度使得水流下来自然就会沿着顺时针运动——
漩涡的初始旋向已经被这么决定了。还有抽水马桶，如果也始终顺时针排水，
那么准是水冲下来时就产生了初始旋向。
对司空见惯的现象、习以为常的解释，还得留个心眼再注意观察、多想想呢。
Be very, very careful what you put into that head,
because you will never, ever get it out.
--Thomas Cardinal Wolsey (1471-1530)
附：推荐一些相关网页，请各位感兴趣的朋友去看看。
http://www.ems.psu.edu/~fraser/Bad/BadCoriolis.html
——对该问题进行了很好的解释澄清，上面那段Be very, very careful...的
话就抄自它的题头:P
http://eagle.cc.ukans.edu/~keithweb/640_2.html
——注意Toilet tricks一段，其中提供详细解释的链接指向上面的地址，而
另一个链接指向下面的抽水马桶……
http://www.personal.psu.edu/users/r/p/rpe100/toilet.htm
——for the real reason the water swirls a certain way in your toilet
http://www.physics.ohio-state.edu/~dvandom/Edu/coriolis.html
——注意E. Water Going The Wrong Way Down The Sink一段
http://www.treasure-troves.com/physics/CoriolisForce.html
http://www.windpower.dk/tour/wres/coriolis.htm
http://satftp.soest.hawaii.edu/ocn620/coriolis/
http://zebu.uoregon.edu/~js/glossary/coriolis_effect.html
http://www.schools.ash.org.au/paa/coriolis.htm
——讲解科里奥利力
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※ 来源:．月光软件站 http://www.moon-soft.com．[FROM: 202.104.137.21]
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