物理在地理气象中的应用

邱菊红

中学物理新课标要求物理老师的教学，能够打破学科界限，加强学科联系.中学物理与地理是两门联系比较密切的学科.物理知识能加深理解、掌握地理知识，地理知识又为物理知识提供事实证明.为此笔者整理了地理中与物理有关的内容跟大家交流.

一、气压带与风带

图1所示是地理上五条理想的气压带与六条风带：假定当地球表面为理想状况时，即整个地球表面物质均匀、平坦，假定地球没有绕太阳的公转，太阳一直直射赤道时，在地球上会出现图中所示的风带与气压带，出现这种情况完全可以用物理知识来解释.

太阳直射赤道后，赤道表面的空气受热膨胀最明显，因此形成以气流上升为主的赤道低气压，地面上，南、北30°附近中纬度的空气流向赤道，这样，南、北30°附近形成以下沉气流为主的副热带高气压.

对于副热带高压靠向赤道的位置，地面上存在流向赤道的气体，由于地球自转的影响气流向西偏转，这是为什么呢？

假定从地球的北极向赤道A发射一火箭，如图2：由于地球自西向东转时，不同纬度转动的线速度不同，极地自转的线速率为0，[TP4CW19.TIF，Y#]而赤道的线速率约为450 m/s，从极地射向A的火箭在飞向A的过程中，A已经离开了原来的位置，由于火箭的惯性，结果将命中A后面的B点.在赤道处，以地面为参照物你会看到从极地发射来的火箭，是从东北方向飞来的.同样的道理，从南、北30°附近流向赤道的地表空气流，也偏向西，从而形成信风带.

在南、北纬30°附近的副热带高压的两侧到南、北纬45°附近，地面附近形成流向高纬度的空气流，地面附近的这层气流受地球自转影响，变为与地球自转方向一致的西风带，这样在南、北纬60°附近就会出现以上升气流为主的低气压，即副极地低气压带.而极地则形成了极地高气压带.在极地高气压带与副极地低气压带之间形成的是东风带.在大学物理、地理中，由于地球自转而产生的力称为科里奥利力.这是地面气流方向偏离正南、北方向的原因.

二、洋流与气候

实际上，由于海陆位置分布的关系，地面上出现了复杂多样的各种气候类型，在这些不同的气候类型中，又有几种气候类型与海洋的洋流有关.

其实海面上稳定的风向使得海水在风的吹送下形成了洋流，在赤道两侧中低纬度，北半球的洋流沿大洋四周顺时针环绕，著名的如北太平洋环流，南半球沿逆时针环绕流动，如南太平洋环流.从低纬度流向高纬度的是暖流，从高纬度流向低纬度的是寒流.高纬度地区也是由于稳定风的作用，形成它特有的洋流.如图3.

如果观察南半球上的澳大利亚的东海岸与秘鲁西海岸，同处于南纬30°，在海岸气候类型中，一个是属于亚热带季风湿润气候，而秘鲁海岸则属于温带沙漠气候.究其原因，澳大利亚东海岸受到低纬度流向南方的暖流影响，由于水汽的蒸发，暖流给所流经的周边地区带来温暖充沛的水汽，从而成暖湿气候；而秘鲁的西海岸则受到高纬度流来的寒流的影响，寒流使得流经地区干燥寒冷，从而出现了海边的沙漠气候.

位于地中海西端的直布罗陀海峡处，存在着一种因海水密度变化而产生的洋流，被称为密度洋流.由于地中海位置处于北纬30°～40°之间，特别是到了夏天，处于副热带高压控制，海水的蒸发量特别大，使得海平面下降，海水密度增大，直布罗陀的海洋表面就有海水从大西洋向东流向地中海的表面，在海洋表面相平的情况下，由于地中海海水的平均密度比较大，压强也大，直布罗陀海底的海水就从地中海向西流向大西洋.

三、海陆分布与季风的形成

如果你再研究亚洲及北美的东南位置，你就会发现哪里存在大片的季风区，这又是怎么会事呢？由于亚欧大陆及北美大陆基本处于北纬20°与60°之间，而它们的东南方向分别是太平洋及大西洋，每年3月以后，太阳的直射点移向北半球，使得北半球以吸热升温为主，由于海水的比热容比陆地砂石的比热大，使得大陆的温度升高比海洋来得快，大陆上以上升气流为主形成低气压（蒙古低压最为明显），而相对海洋表面气温低，以下沉气流为主形成高气压，大气从海洋流向陆地，形成东南季风，直致每年的9月.如图4是东亚地区一月与七月的气压与风向图.

每年9月以后，太阳的直射点南移，使得北半球以放热降温为主，由于海水的比热容比陆地砂石的比热容大，使得大陆的温度降低比海洋来得快，大陆气温低，以下沉气流为主形成高气压（蒙古高压最为显著），而相对的海洋表面气温高，以上升气流为主形成低气压，大气从陆地流向海洋，形成西北季风，直致每年的3月.这就是世界上两大季风区形成的原因.

我们常说物理来自于生活，物理必须服务于社会的发展.物理学是一门以实验为基础的基本学科.她与化学、生物、地理等学科有着千丝万缕的联系.作为物理教师必须知道相关的内容，能丰富自己的物理教学内容与手段；对学生能将学科相联系起来学习，丰富学习内容，为今后的可持续发展打下良好的基础.