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颱風為什麼會是旋轉的?原來跟「它」有著絕對關係...

  • alphaP

  • 01-02

颱風,在海上時興風作浪,來到陸地上則帶來大風大雨。颱風在從海上「走」到陸地的過程中,會像在流動的河水中前進的渦旋一樣,一邊繞著自己的中心急速旋轉,一邊隨周圍大氣向前移動。颱風為什麼會旋轉?這背後又有什麼科學道理呢?

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  我們知道,颱風的本質是熱帶氣旋,是一種強大而深厚的熱帶天氣系統。就像母雞孵化小雞需要足夠的溫度一樣,颱風的孕育也需要一個溫暖的環境。除此之外,還需要大量的水汽。所以它的「出生地」往往在熱帶或副熱帶廣闊的洋麵上。

  日常生活中我們都應該見過這樣的現象:當水燒開的時候,下面的水會往上湧,這是因為鍋底的水受熱後發生膨脹的緣故。空氣和水一樣,下層的空氣受熱後,就會往上升。由於低緯度海洋上的空氣溫度高、濕度大,如果南北兩半球信風在某地相遇而且發生了激蕩,那麼這個激蕩地區將引起大量空氣上升,這就會產生一個低壓區,進而導致外圍更多的暖濕空氣源源不絕地流入上升區,並像車輪一樣開始旋轉起來。上升的空氣膨脹並且溫度開始下降,冷凝成水滴,釋放出熱量,進一步助長低層空氣加快上升,使得下方氣壓變得更低,空氣旋轉更加猛烈,最終形成巨大的颱風。

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那麼,到底誰是颱風旋轉的「幕後推手」呢?答案是科里奧利力。

  科里奧利力是在旋轉系統中出現的一種效應,由法國的物理學家科里奧利首先提出,即在旋轉系統中運動的物體,都會受到一股垂直於運動方向的力,從而使其偏離原來運動的軌道。這就像當你試圖在一個旋轉的盤面上畫出直線時,實際得到的卻是一根曲線一樣。物理學家們把這種假想的力稱作一種慣性力,也就是由物體的慣性產生的「力」。嚴格意義上來說,科里奧利力不是一個真正的力,因為真正的力除了有受力物體也應該有施力物體,但科里奧利力沒有。

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  我們生活的地球由於自轉的存在,本身就是一個巨大的轉動體系,因而地面上物體的運動都會受到科里奧利力的影響,包括氣流、水流的運動。在地球科學領域裡,我們常說的地轉偏向力就是科里奧利力在沿地球表面方向的一個分力。很多現象都和它有關,如北半球的河流右岸的沖刷往往比較明顯,火車右側鋼軌的磨損程度總是比左側嚴重些。在一戰期間,德軍用他們引以自豪的射程為113千米的大炮轟擊巴黎時,懊惱地發現炮彈總是向右偏離目標,這其實也是科里奧利力在「搗鬼」。

  地球上的風,一般都是尺度較大的氣流運動,因而受到科里奧利力的影響更為顯著。在北半球,科里奧利力使風向右偏離其原始路線;在南半球,這種力使風向左偏離。風速越大,產生的偏離越大。於是,在北半球,當空氣向低壓中心輻合時會向右彎曲,形成一個逆時針方向的旋轉氣流,我們稱之為氣旋。從高壓中心輻散出來的空氣,則因為向右彎曲而形成了順時針方向的旋風,我們稱之為反氣旋。在南半球,上述的情形正好相反。


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  說到這裡,結合前面提到的颱風形成過程,颱風旋轉的原因就不難理解了:颱風中心的氣壓較低,在低層,周圍的空氣在壓力差的驅動下向低壓中心移動並不斷上升;在颱風頂部,氣流向外輻散。氣流的流入和流出都會受到地轉偏向力的影響而發生偏轉,從而形成旋轉的氣流。由此可知,科里奧利力不僅是颱風旋轉的「幕後推手」,更是颱風形成的必要條件之一。另外,值得一提的是,科里奧利力在極地最顯著,向赤道方向逐漸減弱直到消失在赤道處。這也解釋了為什麼颱風隻能形成在5緯度以上的地區,而通常不會在赤道附近形成



文章來源:中國氣象局

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