出品：科普中国
出品人：陈星
制作方：中国科学院计算机网络信息中心
前段时间旋转牛顿第一定律是什么，南方多省台风肆虐，从气象台公布的台风图上，我们发现台风的旋转方向都是逆时针的，那是不是意味着台风都是逆时针旋转的呢？
台风“天鸽”（图片来自网络）
其实，并不是所有的台风都是逆时针旋转的。因为我们在北半球，所以天气预报里通常看到的都是北半球的台风情况。北半球的台风是逆时针旋转的，而南半球的台风则是顺时针旋转的。另外，值得一提的是，赤道附近没有台风。
那么，台风为何会出现在不同的方向呢？这是由于地球自转造成的。
地球自转影响台风旋转方向
地球自转对台风方向有何影响呢？这要从地球自转产生的“科里奥利力”说起。
科里奥利力是描述旋转系统中做直线运动的质点由于惯性而偏离旋转系统直线运动的力。这一现象是由法国数学家、物理学家古斯塔夫·科里奥利发现的，因此这种惯性力被命名为科里奥利力。
古斯塔夫·科里奥利（图片来自网络）
因为地球本身就是一个巨大的旋转系统，在这个旋转系统中直线运动的物体，由于惯性，往往会沿着原来的运动方向继续运动。如果我们以地球为参考系进行观察，就会发现物体的运动轨迹会发生一定程度的偏差。从地球的角度来看，好像有一种额外的力导致了这种偏差。这种额外的力就是科里奥利力。
科里奥利效应（图片来自网络）
科里奥利力是一种假设的惯性力，实际上并不存在。它的引入只是为了保证牛顿运动定律在旋转参考系（非惯性参考系）下仍能适用。同样，我们通常说的离心力，也是一种假设的惯性力，实际上并不存在。
科里奥利力的大小
接下来我们主要讲解北半球的科里奥利力，南半球的情况也类似。
举一个形象的例子，假设在北半球，一个物体的初始速度方向是正北，由于物体从赤道附近开始运动，其向东的速度分量在向北运动的过程中，会逐渐大于地球自转的速度，因此从地球的角度来看，经过一段时间后，由于科里奥利力的作用，物体的运动方向就会变成东北方向。
如果物体由北向南运动，越往南（无法越过赤道）地球自转速度越快，物体向东的运动分量就跟不上地球自转速度。以地球为参考系，在科里奥利力作用下，物体的运动方向将逐渐变为西南方向。如下图所示：
图片来自网络
对于向东或向西的运动，情况可以概括为上述第二种情况。不管是正东还是正西，由于地球是圆的，惯性物体最终都会偏离子午线，并有一个向南的速度分量，所以与第二种情况类似。
科里奥利力的大小由以下公式确定：
其中m为运动物体的质量，v为速度，也就是地球自转的速度。根据这个公式，有时候我们会计算出科里奥利力的方向指向天空，这种情况下它的作用就会被重力抵消，比如在赤道附近。
因此，科里奥利力对地球上各种自然现象的影响，主要是其沿地表方向的分量，即科里奥利力所引起的物理资源网，其大小为：
表示物体的纬度。由此我们可以粗略计算出普通人在行走时所受到的科里奥利力的大小。假设m=70kg，v=2m/s，地球自转速度为每小时15度，则标准单位为：
因此，一般人在行走时感受到的最大科里奥利力约为0.0016N，这个力非常小，所以在日常生活的小尺度范围内，其影响不容易感受到，但在大尺度范围内，其累积影响就非常明显了。
科里奥利力的影响
以台风为例，在北半球，当风从副热带高压带吹向赤道低压带时，受科里奥利力的影响，风向会向右偏转，在海洋大尺度上，最终会形成各种逆时针旋转的热带气旋，再加上其他各种因素的影响，一些热带气旋会发展成为破坏力极强的台风。
北半球台风逆时针旋转（图片来自网络）
因此在各类气象云图上，北半球的台风无一例外都是逆时针旋转，南半球的台风则是顺时针旋转。从上面的公式我们还可以看出，在赤道附近旋转牛顿第一定律是什么，由于纬度为零，科里奥利力的大小也为零，所以赤道附近不会形成热带气旋，更不会形成台风。
北半球热带气旋示意图（图片来自网络）
当然，科里奥利力只是台风形成的必要条件之一，没有这个力，地球上就不会有台风，但即使有这个力，台风也未必一定能形成，还必须有其他各种因素，比如合适的温度、合适的地点等。
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