什麼是科氏力呢?

大家有注意到當我們漏掉家中浴缸或是馬桶的水時,水常會形成漩渦狀旋轉,你有注意過它的旋轉方向嗎?

在說明之前我們先來看看颱風的形成,身處北半球台灣的我們,對颱風一定不陌生。
但大家知道嗎?北半球的颱風都是逆時針方向旋轉,而南半球的颱風卻都是順時鐘旋轉的,會造成不同旋轉的方向原因是因為科氏力的影響。

什麼是科氏力呢?科氏力是一種慣性力,是對旋轉體系中進行直線運動的質點,由於慣性的影響相對於旋轉體系產生偏移的一種描述。

可以想像一個人在旋轉的圓盤沿著半徑往邊緣走,雖然人想保持直線行走但是因為慣性的影響,由俯視圖來看會覺得右方有一個力在拉他,使得行走的路徑相對於圓盤來說並不是以直線進行。則球會因為旋轉的慣性影響讓原本直線的路徑產生偏移,而這種現象便是科氏力的影響。

回到地球來看,我們的地球繞著地軸旋轉,若一個人在北半球往螢幕內部方向行走,科氏力計算結果就如藍色箭頭方向,又可將其分成一向天空的分力(綠色箭頭),另一紅色箭頭的分力就會讓人覺得,在行走時有一個往右的力量,而在南半球則是形成往左的分力。

而科氏力就是造成不同旋轉方向的原因,由計算式中就可以知道科氏力的大小與方向,此現象主導著地球的高壓區和低壓區的空氣流向,會因為柯式力的影響使氣流在北半球高壓區以順時針方向旋轉,、低壓區逆時針旋轉(如颱風);南半球則是反方向,高壓區逆時針旋轉,低壓區則是順時針。

但是柯氏力的影響是在對大尺度如颱風、龍捲風等氣候現象,但如浴缸、馬桶等設備水流的現象,往往是在其結構設計時造成的初始條件就已經決定,科氏的影響不是那麼的明顯。

有興趣可以觀察台灣許多馬桶的設計,出水孔常在左上側,順著壁身流動自然而然會形成一逆時鐘的流場,若是將出水口設計在右上側相信結果就會變成順時鐘了。