台风为什么是逆时针

科普知识 时间:2017-05-16 我要投稿
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台风天看天气预报的时候,我们可以发现一个有趣的现象,卫星云图上的台风都是逆时针旋转的,那你知道这是为什么吗?PINCAI小编整理了相关的内容,下面将为大家解答。

台风为什么是逆时针

台风为什么是逆时针?

其实台风并非都是逆时针旋转的。因为我们国家处于北半球,所以通常在天气预报中看到的是北半球的台风情况。北半球的台风都是逆时针旋转的,与此相反,南半球的台风都是顺时针旋转的。

台风形成的简单机制

台风(Typhoon)是一种热带气旋,形成于赤道地区的温暖水域。当潮湿、温暖的空气开始上升的时候,它会产生一个低压区,进而吸引周围更多的暖湿空气。温暖的空气在上升的过程中开始旋转,并且温度开始下降,冷凝生成云团,释放出热量,释放的热量进一步加快上升运动。在这种正反馈机理的促进下,气旋不断加强,最终形成巨大的台风。

旋转方向的决定因素

如果地球没有自转,那么风只会简单的从高压区吹响低压区。由于地球是旋转的,因此当温暖的空气在上升的过程中,它会受到“地转偏向力”的作用(严格来讲又称 “科里奥利力”)。例如,就像当你试图在一个旋转的盘面上画出直线时,实际得到的是一根曲线。由于在南北半球“地转偏向力”的方向恰好相反,因此在北半球风会围绕低压区做逆时针运动,而在南半球绕低压区做顺时针运动。

地转偏向力除了能影响台风的旋转方向之外,人们还发现了一个非常有趣的现象:北半球国家的火车右侧钢轨的磨损程度总是比左轨要厉害那么一点点。原因就是火车在运行的时候会受到向右的地转偏向力的作用,这样的话右轨要承担的压力就比左轨要大那么一点,于是磨损当然也就更厉害了。

另外,台风的形成除了需要地球的旋转之外,还需要由一片温暖的水域来提供能量,这就是为什么台风形成于低纬地区的原因。

台风旋转方向和地转偏向力的关系

台风旋转方向:在北半球,台风和龙卷风旋转方向是逆时针,在南半球台风旋转方向是顺时针,这是因为台风旋转方向受地转偏向力影响的关系。台风的旋转力来自地球自转偏向力惯性作用,这是目前对台风形状最权威的解释。

但是,对于龙卷风小范围的旋转、甚至是反方向旋转的龙卷风如果仍然采用地球自转力解释,就可能陷于无法解释的境地。所以台风、龙卷风形成之谜解释困惑至今。

但如果我们从另一角度来看台风、龙卷风形成原因、那就容易简单的多。

如果我们把看不见的气流运动、看做是水的流动,那么水漩涡的形成机理就可以看做是台风、龙卷风气旋形成的原因。如果有一条自西往东的河流、如果河流的南岸突然转向西北方向弯曲、那么在河流南岸弯曲处一定会产生逆时针方向旋转的漩涡;如果河流突然向南弯曲,在河流的北岸弯曲处一定会产生一个顺时针方向旋转的漩涡。

对于气流的运动、台风、龙卷风的产生、我们同样可以把气流自西往东的运动看做为一条河流,作为北半球东南风就像河流南岸向西北方向的弯曲、事实上东南风就是给了自西往东的气流改变方向的一个推力、结果就形成了逆时针旋转的台风,由于春夏季北半球不可能产生东北风、所以北半球也就不可能产生顺时针旋转的台风(即便是有东北风、也不可能产生台风,因为寒冷下沉东北风不可能像上升暖气流那样可以在高空遇冷下沉携带高空西风力),而南半球春夏季东北风正好形成了顺时针旋转台风。

台风、龙卷风形成机理就是如此的简单,问题是围绕地球自西往东的气流真实存在吗?但如果这样的气流不存在,那么请问台风又是如何形成的呢?

在此我们不妨仍然依旧假设相信、台风就是地球自转偏向力带动形成的,那么地球就是一个靠惯性自转的球体、地表上空的气流就是靠惯性随地球一起转动,那么在这样的前提下、赤道低纬度上升的气流(形成台风主要是水蒸气上升)相对于自转的地球而言是没有流动的、因为气流相对于地球自转没有向东运动、事实上已经产发生了向东运动、如果上升气流没有向东运动的话、那么气流相对于地球自转而言一定是在地球的西面,也就是说上升气流最快运动速度就是与地球自转速度保持一致,换言之气流相对于地球而言没有流动(尽管气流在不同纬度上随地球自转线速度是不一样的、但相对于地球而言仍然在一条经线上、没有流动),就像我们乘坐在运动的汽车、火车、飞机上、我们不可能超越惯性速度,如果我们从运动中的汽车、火车上向前进方向上跳下地面,那么我们速度一定小于惯性速度,而对于气流而言、它不是固体物质、由于摩擦损耗事实存在、它相对于地球自转速度而言、应该是迟后的、也就是说地球上空的气流应该是自东往西的、与地球自转是相反的,那么这样几乎原地不动或相当缓慢的与地球自转相反方向的气流显然是难以形成气旋的、就像没有流动的河流、无论河岸走向如何、都不可能产生漩涡一样、况且与台风旋转方向也是极大地不吻合的(在此即便是我们假设热带气流向东偏向力存在,由于海洋暖湿气流流向陆地西北方向,由此两个方向力形成旋转台风,那么低纬度西海岸在暖湿气流向东偏向力西南风作用下,为何照样容易形成沙漠呢?另外东南方向海洋暖湿气流在流向西北方向陆地时也不可能中途转向)。

由此看来台风源于地球自转力的惯性带动是不能成立的,于是也就反证了围绕地球自西往东气流的真实存在。

也正是这一气流真实存在,台风、龙卷风的形成、我们便很容易理解、也正是得益于这一气流的真实存在、它推动了地球的自转、台风形成机理,揭开了星球自转奥秘的新篇章,也正因为此,气流越高旋转速度越快,这也就是高空容易形成气旋的根本原因、这也就是龙卷风大大少于台风气旋的根本原因。

之所以台风、龙卷风多形成于春夏,是因为旋转力的形成需要足量的上升气体密度、气流上升越高越容易受到西风惯性速度的带动形成高速西风、气流密度越大越容易形成高气压、形成强大推力的东南风(北半球),气流旋转合力越大,产生的海陆气压差就越大(相当于水流河岸的弯曲)、也就是气旋推力越大。

龙卷风之所以多形成于平原、丘陵、盆地,是因为同一平面可以提供足量集中上升的气流,而不同平面由于热量不同相互扩散、不容易形成上升气流,因而同一平面形成的上升气流容易形成旋转合力、不同平面高度上升气流速度是不一致的、因而不能形成合力,并且难以形成稳定梯度的定向气压差,这就是美国大平原容易发生龙卷风的原因。

这一解释既解开了台风形成之谜,而且也很好地解开了有关台风其他地点不能形成困惑。如冬季东北风(北半球)、不能像南半球那样夏季同样的东北风形成气旋,是因为冬季冷气流下沉、不能像上升气流那样携带西风速度,因而冬季的东北风它只有一个方向的力,不可能形成旋转的力;零度的赤道线之所以不能形成气旋,是因为赤道是东风带(与西风带相反)、削弱了高空西风速度,另外与此同时南半球正是冬季、其赤道上吹的是下沉的东南风与北半球形成的台风旋转方向是相反的(虽两者都是东南风、但旋转方向相反),故抵消了台风旋转,所以赤道线形成不了台风;美国龙卷风多发生于春季,其原因困惑于今。

龙卷风发生季节规律全球都是一样的:春季气流是最不稳定的时候,正是气流最容易上升季节,冷暖气流急剧逆转、赤道暖气流向两极推进、形成旋转推力;春季也是垂直温差最大的时候、气候干旱、大气灰尘含量最高、便于气流上升后携带高空旋转能量向下传导,形成龙卷风。

为什么南大西洋不产生热带气旋(台风)而北大西洋北美洲却存在大量飓风?那是因为北半球陆地分布在地球西北面、夏季时由于陆地气温高气压低、而海洋气温低气压高所以容易形成东南风、于是也就容易形成热带气旋;相对于南大西洋陆地南美洲只是一个狭长陆地,难以形成强劲的东北风,况且智利、阿根廷狭长岛屿地形由于东西海岸相距太近、难以形成低气压、就容易形成干旱之地,让就形成不了热带气旋没有台风了。

如果按照地球偏向力解释的话,那么全球任何地方地球偏向力都是依据纬度平均分配的,凭什么南大西洋就没不能形成气旋?所以,台风旋转方向和地转偏向力可能没有关系。