傅科与地球自转

傅科与地球自转

地球有公转，有没有自转？这个问题只要参观一下北京天文馆立刻就能明了。北京天文馆的大厅里有一只巨摆，它每天都迈着稳健的步子有节奏地、一下一下地摆动着。乍看，它活像一只摆钟，滴答滴答地走动着。可是，仔细看来，它摆动的平面相对于地面在不断地变更着。

这种变更是地球自转的反映。

这种摆叫做傅科摆，是1851年由法国物理学家傅科发明的。当时傅科在巴黎大教堂穹顶上安了一根长线，线的下端悬挂着一个大金属球，地板上画了一条白线，让金属球沿着白线摆动。开始的时候，金属球沿着白线一下一下地摆动着。

慢慢地，摆动的方向渐渐离开了白线，由东向西旋转着。几小时以后，金属球摆动的方向相对于白线转了一个很大的角度。在场的人都看呆了。

傅科对大家说：“看，谁也没碰金属球，它摆动的方向为什么会改变呢？不，这不是金属球摆动的方向有了改变，而是我们脚下的地球向东边转过去了。”

傅科的精彩表演和精辟的解释，使在场的观众活跃起来：“啊，我们见到地球自转了。”

现在看来，傅科的话只说对了一半。实际上，摆动方向的改变是地球自转产生的附加力作用的结果。在地球两极，这个力最大，只要24小时就能使摆动方向改变360度。到了北京，约要40个小时才行。如果在赤道上，你怎么也不会看到摆动方向有改变。如果傅科在赤道上做他的实验，则将以失败告终。

地球自转速度同地理纬度有关系，纬度越低，转动速度越快。在赤道上自转速度是28千米/分，在30度纬度地区是24．1千米/分，在纬度60度地区是14千米/分，在两极是0。

傅科摆

在现实生活中，有许多现象是地球自转造成的。我们稍微留心看一看，就会发现，太阳、月亮和一切星星都是从东方升起来，越过天空，从西方落下去的。这就是地球自转的反映。

除此以外，在阿拉斯加有一条自北向南流淌的育空河，它的西岸总显得比东岸险峻，而在西伯利亚由南向北流淌的鄂毕河，却总是东岸比西岸险峻。这两条北半球的河流，流动的方向虽然相反，但如果顺着河水流动的方向望去，它们都是右岸比左岸险峻，好像北半球的河水喜欢冲刷右岸似的。而在南半球，情况正好相反，好像南半球的河水喜欢冲刷左岸。

不仅河水是这样，炮弹也是这样。北半球打出去的炮弹往右偏，河水喜欢冲刷右岸；南半球打出去的炮弹往左偏，河水喜欢冲刷左岸。这些都是地球自转产生的地转偏向力作用的结果。这个力是法国科学家科里奥利发现的，所以又叫科里奥利力。

地球的自转不但对地面的河流和炮弹有影响，也拖着天上的风一起跑。海员们都知道信风这个名词。它在赤道以南是东南风，在赤道以北是东北风。它相当稳定，按时而来，从不轻易失信，因此人们称它信风。古代商人利用信风推动风帆，漂洋过海，从事贸易活动，因此它又叫做贸易风。

信风是这样形成的：在赤道地区，由于烈日当头，终年高温，空气受热上升，形成一个永久的低气压带。而在南、北回归线附近，则是高气压带。高气压带空气往低气压带流动，便形成风。

若没有地球自转的影响，赤道以南不远的地区应该刮南风，赤道以北不远的地区应该刮北风。实际上地球有自西向东的自转，而这种自转还带着它周围的空气一道转动，因此，当风向赤道吹的过程中，也受到一个地球自转产生的地转偏向力的作用，因而在赤道以南形成东南风，在赤道以北形成了东北风。由于地面上受热多少由太阳光直射点位置确定，而阳光直射点在一年当中定时在赤道南北来回移动，所以这种风按时而至，并在赤道南北来回移动。

气象学家指出，地球上有几个高低相间的气压带：在赤道附近是低气压带；在南北回归线附近是回归高气压带；两极是极地高气压带；在回归高压带和极地高压带之间是副极地低压带。各气压带间的风向，都受地转偏向力指挥，因此地球上形成了一系列南北相间的风带。除了前面讲述的偏东信风以外，在回归高压带和副极地低压带之间是著名的西风带。尤其在南半球，洋面广阔，受陆地地形影响少，常刮强劲的西风，因此，人们叫它咆哮的西风带。在副极地低压带和极地高压区之间，是偏东的极地东风带。