图解地转偏向力

陈海波

（徐州高等师范学校，江苏 徐州 221116）

现行高中地理新课标几个版本教材中介绍的关于三圈环流、季风环流、气旋与反气旋的形成，以及洋流的偏转与河流的侵蚀和沉积等许多自然地理现象，都与地球自转偏向力（以下简称地转偏向力）的存在和影响密切相关。由于地转偏向力涉及物理学中的力学知识，在地理教材中介绍甚少，因此关于其成因的讲解一直被有意或无意地忽视。改变学科本位，加强学科间知识的联系和渗透；重视科学教育，全面提高学生的科学素养，是新课程的基本要求。因此，在地理课堂教学中正确直观地认知地转偏向力的成因是非常必要的。

一、地转偏向力的影响因素

地转偏向力，因地球自转而产生。地转偏向力的存在，造成了沿地球表面水平运动的物体其运动方向会发生一定的偏转。偏转的规律具体表现为：北半球的向右偏，南半球的向左偏，沿赤道运动的物体其运动方向则不发生偏转。综合来看，地球不停地自西向东的自转、地表水平方向运动物体的惯性和衡量地表方向的坐标参考系是影响地球表面运动物体方向发生的偏转三个要素。

1.地球不停地自西向东的自转

地球一刻不停地自西向东自转，球体表面上的每一个点都绕着假想的地轴自西向东作圆周运动。由于同一纬度上的点在单位时间内划过的弧长相等，因而线速度也相等；不同纬度上的点在单位时间内划过的弧长不等，因而线速度也不等。不同纬度处点的线速度的变化规律是随着纬度的增大而减小，赤道处最大，约为每小时1670千米；南北极点因位于地轴上，不随地球自转而运动，因而线速度最小，为零。

2.地表水平方向运动物体的惯性

牛顿第一定律告诉我们，地球上所有运动的物体都具有保持其运动状态不变的属性，即惯性。也就是说，地球在自转的同时，某一相对地面水平运动的物体具有两种惯性，一是物体相对地面运动的惯性，二是随地球自转运动的惯性。在这两种惯性作用下，运动物体既要保持其相对地面向前运动的状态，又要保持随地球自西向东自转运动的状态。需要特别说明的是，因受地球自转线速度差异的影响，不同纬度处运动的物体自西向东惯性运动的速度是不同的，低纬度的快，高纬度的慢。

3.衡量地表方向的坐标参考系

衡量地表方向的坐标参考系是经纬线，其中纬线指示地球上的东西方向，经线指示地球上南北方向。需要说明的是，由于所有的纬线都是封闭的圆圈，因此任一纬线上的东西方向都是无限的，顺着地球自转的方向就是向东，反之方向就是向西；由于所有的经线都分别向北或向南收缩于北极点和南极点，因此任一经线上的南北方向都是有限的，沿着经线向北极点的运动方向就是向北，反之就是向南。不同纬度处的东西方向是平行的，不同经度处的南北方向是不平行的。

以上三个影响因素在地转偏向力产生过程中所起的作用是不同的，地球的自转和物体相对地面的运动是条件，地球上的经纬线则是判断运动物体方向发生偏转的方向参考系。

二、地转偏向力的图解过程

1.南北方向运动物体的偏转

地球不停地自西向东自转，在同一半球，当相对地面运动的物体沿经线由较低纬度向较高纬度运动时，物体一方面保持了相对地面运动的惯性，另一方面保持了低纬地区相对较大线速度的惯性，正是这种惯性使物体向东运动的速度超前于高纬地面而有向东一侧偏转的趋势，如图一所示。同理，如果物体沿经线由较高纬度向较低纬度运动，则其在高纬获得的较小线速度的惯性同样被保持下来，因落后于低纬地面而有向西一侧偏转的趋势，如图二所示。按照牛顿运动定律，这种由于地球自转而导致运动物体方向发生偏转的力就是地转偏向力。

图一 由低纬向高纬运动物体的水平偏转

图二 由高纬向低纬运动物体的水平偏转

由物体南北方向运动的情况来看，关于地转偏向力对运动物体方向的影响可以得出如下结论：

（1）南北半球运动物体的偏转方向不同，如果沿着物体运动的方向看，则北半球的将向右偏，南半球的将向左偏。

（2）由低纬向高纬与由高纬向低纬运动物体的偏向程度不同，前者较大，后者较小。

2.东西方向运动物体的偏转

图三 自西向东运动物体的水平偏转

图四 自东向西运动物体的水平偏转

地球不停地自西向东自转，同一条经线上的物体，当相对地面自西向东沿纬线运动时，物体一方面保持了随地球一起自西向东运动的惯性，另一方面也保持了自身相对地面自西向东运动的惯性，正是由于这两种惯性的叠加，使物体在不同纬度处向东运动相同的距离后，南半球和北半球运动的物体其运动方向都发生了变化，赤道处则没有变化，如图三所示。同理，如果运动物体自东向西沿纬线运动相同的距离后，则在两种惯性的共同作用下，南半球和北半球运动的物体其运动方向也都发生了变化，而赤道处则仍然没有变化，如图四所示。按照牛顿运动定律，这种由于地球自转而导致运动物体方向发生偏转的力也是地转偏向力。

由物体东西方向运动的情况来看，关于地转偏向力对运动物体方向的影响可以得出如下结论：

（1）南北半球运动物体的偏转方向不同，如果沿着物体运动的方向看，则北半球的将向右偏，南半球的将向左偏。

（2）高纬度处运动物体与低纬度处运动物体的偏向程度不同，前者较大，后者较小，赤道处则没有偏向。

三、地转偏向力的属性归纳

地球表面水平运动的物体其初始运动方向要么是南北方向，要么是东西方向，要么就是南北方向和东西方向的叠加。也就是说，地球表面水平运动的物体在初始运动后都要不同程度地受到地转偏向力的影响。由南北方向运动物体的偏转和东西方向运动物体的偏转情况来看，关于地转偏向力的属性可以大致归纳如下：

1.地转偏向力只对地表水平运动物体的运动方向有影响，而对静止的物体则没有影响。

2.地转偏向力是一种惯性力，它只改变运动物体的方向，而不改变运动物体的速度。

3.地转偏向力对南北半球运动物体的影响是不同的。如果沿着物体运动的方向看，则北半球的物体将向右偏，南半球的将向左偏，沿赤道运动的物体则不发生偏向。

4.地转偏向力对由低纬向高纬和由高纬向低纬运动物体偏向的影响不同，前者较大，后者较小。

5.地转偏向力对高纬度处运动物体与低纬度处运动物体偏向的影响不同，前者较大，后者较小。

［1］朱慕菊.走进新课程［M］.北京师范大学出版社，2002.6：4，20.

［2］陈海波.地转偏向力认知研究［J］.和田师范专科学校学报，2010.3.

［3］徐春堂.地转偏向力的实质、大小、影响及应用研究［J］.枣庄学院学报，2006.5.

［4］郑蕾.认识地转偏向力［J］.宁波大学学报（教育教学版），2000.3.