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下水口漩渦是向左還是向右

作者:由 知識維生素 發表于 文學日期:2023-01-21

為什麼水的漩渦是順時針

如果去厄瓜多或肯亞這兩個位於赤道上的國家,你也許能一瞥科里奧利效應的經典演示。可惜的是,我還沒有機會能親自去體驗一番,不過在1992年觀看邁克爾一帕林(Michael palin)的電視系列劇《極地之旅》時,間接地感受了一把。節目中,當帕林抵達肯亞首都內羅畢郊區時,放水漩渦是逆時針,在赤道以南則是順時針。這是一個很普通的觀點,這種觀察現象是由科里奧利效應導致的,而科里奧利效應是由地球自轉引起的。這種解釋背後的科學原理完全正確,年輕人的那番展示也是可能實現的。不幸的是,關於家中水槽裡所發生的情況,解釋起來可能要更枯燥一些。

科里奧利效應得名於法國同名數學家,該效應是真實存在的,常見於氣象學領域。當某樣事物,例如空氣,經過一個正在旋轉的物體時,例如地球,就會出現這種效應。

想象有一個人正坐在地球上空一艘靜止的宇宙飛船裡,裡面有一些新式裝備能夠用來監測氣流。從他們的角度來看,一道沿直線移動的氣流。從他們的角度來看,一道沿直線移動的氣流實際上是在沿著地球表面的一條曲線移動。地球的自轉,以及空氣和地球之間的摩擦力,將空氣推到一邊,讓氣流轉彎。在北半球,自轉是逆時針的,拂過地球表面的空氣被稍稍推向右側。這就意味著,當空氣向下吹往一片低壓地區時,會開始盤旋,並偏向右側,也就形成了逆時針方向。

現在如果你跳向南半球,在我們的宇航員看來,這種旋轉就成了順時針方向。科里奧利效應完全相反,赤道以南的空氣螺旋垂下低壓地區時呈現出順時針方向。這些螺旋形的旋風所造成的大規模的空氣移動催生了地球上大多數的天氣變化。這些大型移動中最明顯的一種就是颶風,北半球颶風逆時針旋轉,南半球則順時針。科里奧利效應是一種涉及了空氣運動的巨大的力量,具體到地球的體積來看,這種力量跨越了遙遠的距離,從時間來看,它比地球自轉所需的時間還要長。

縮小範圍,以水槽為例,要觀察科里奧利效應有點麻煩,但並非不可能。在1962年,馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學院的一位教授級高階工程師,建造了一座巨大的正圓形水槽,直徑2米,深15釐米。他給裡面灌滿水,然後放置二十四小時。水槽加了蓋,以防止有氣流攪動水面,水槽所在房間被小心地控制維持在同一溫度。撥掉下水口的塞子,二十分鐘後水才排空,但在排水過程中,他們測試過多次,水流漩渦一直呈逆時針,完全和科里奧利效應所預測的一樣。顯然,在較小的水池中,你要付出很大的努力才能看到科里奧利效應。

鑑於此,那麼為什麼我明明在北半球,但我的水槽放水時漩渦總是順時針?原因要歸結到水槽形狀、冷水龍頭中的水壓,以及這些一個事實,即在幾乎所有的國家,標準做法都是將冷水龍頭安在水槽右側。因為冷水系統中的水壓很有可能比熱水中的大,當你將冷熱水龍頭同時開啟,往水槽中注水時,冷水會在水面右側激起一個順時針的漩渦。拔掉塞子,這個漩渦依然存在,放水漩渦也是順時針。有一個科里奧利效應正在對抗這個順時針的渦流,但力量很微小。

事實證明,除非你有一個巨大的水槽,能保證絕對沒有並存的水流,否則的話,科里奧利效應其實非常微小,在一般的水槽或浴缸中根本觀察不到。與地球的體積相比,水從水槽邊緣流向中心的距離,小到可以忽略不計。此外,水流運動的時間只有一分鐘左右,與地球自轉所需的時間相比,也太過短暫。

在這種情況下,邁克爾一帕林和其他遊客在赤道上會看到怎樣的景象?怎麼說呢,在那部電視片裡,漩渦看起來是按預測方向旋轉的。你在自家水槽中也可以嘗試,竅門是需要小心地將水稍稍偏向一側地注入水槽。這樣就保證了,水在以幾乎察覺不出的幅度輕輕旋。透過改變注水的方位,漩渦方向也會改變。拔掉塞子,就可以隨心所欲地控制排水漩渦的方向。所以,雖然科里奧利效應直實存在,且控制了我們大部分天氣,但想在洗手池中使它再現,卻需要耍一點手段。

下水口漩渦是向左還是向右

下水口漩渦是向左還是向右

下水口漩渦是向左還是向右