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第12章 风

尽管空气看不见,虚无缥缈,但它却时时刻刻的存在着,它吹拂我们的脸颊,使旗帜飘扬,使船帆涨满,使云飘过天空。有时它却发出狂啸,就像在华盛顿山上,在那儿,1934年4月12日,山顶阵阵狂风,以每时233英里(373千米)的速度被载人世界纪录。

当空气在旋转着的地球上空移动时,它就被称为风。地球的运动不是风产生的原因。大气自身与地球相伴,并围绕着地球旋转。是气压使空气处于运动状态。气压不均衡地分布在地球周围。为达到全球均衡,空气从高压地区移向空气密度较小的低压地区。这个运动以各种各样的形式体现,从夏季的和风到大陆季风,诸如印度季风。

气象学家通过标出压力绘制大气图。联接等压点的线称为等压线。它们形成类似地势图上等高线的同心圆或光滑的曲线,而且正如等高线表示河流流过地面的快慢一样,等压线则表示了风吹动的强弱。等压线越密,压力梯度越大,风速就越大。

在地势图上,河流从高地向低地直接穿过海拔线。但是在等压线图上,空气并不直接穿过等压线,因为地球旋转影响着风从高压吹向低压。

当空气环绕着旋转的地球表面远距离移动时,它最初的向东的动量在地表开始改变。设想空气移向北极:当空气接近极点时,在那儿地球转动为零,风更加缓慢地向东越过大片土地。结果是,这股空气继续保持它相对地表转向东的动量。这样,即使空气以相当直的路线越过纬线向极地方向移动,相对于向东旋转的地球,它看起来也是向东转向越过经线。

一个叫做古斯塔·加斯佩德·科里奥利的法国人在1835年最先用数学方法来描述这种效应,所以气象学家用他的姓氏命名此种效应。在北半球,科里奥利效应使风向右偏离其原始的路线;在南半球,这种效应使风向左偏离。风速越快,产生的偏离越大。于是,在北半球,空气移向低压中心并向右弯曲,形成了一个逆时针方向的气旋式气流。从高压地区或从反气旋移动出来的空气,也向右弯曲,形成了一个顺时针方向的旋风。在南半球,则正相反。

科里奥利效应在极地最显著,逐渐变弱直到在赤道处完全消失,在那儿,地球的转动达到最高点。这就是为什么飓风和台风只能仅仅使云形成在5纬度以上的地区。

然而,地球的旋转对个别的雷暴和龙卷风产生的影响是极小的——它们的半径太小了——地球的旋转使飓风产生了很小的转动。科里奥利效应不仅仅对风产生了影响,任何一个环绕地表的远距离的运动都会公平地受到大气捉弄。例如,在第一次世界大战期间,德国军队用它引以自豪的射程为70英里(113千米)的大炮轰击巴黎时,就受到了科里奥利效应的严重影响。使他们懊恼的是,他们发现他们的炮弹远远地向右偏离目标。直到那时为止,他们从来没有担心科里奥利效应,因为,他们从来没有这样远距离地开火。

甚至连能够把球从场地一边抛向另一边的篮球运动员,也不得不因为科里奥利效应的影响来调整自己的投球达半英寸(1.3厘米)。在另一方面,与当今许多书本上教授的相关内容相反的是,从洗涤槽排出的水不受这种效应的影响。如果在澳大利亚,水以顺时针方向旋转而下,这仅仅是因为水槽的形状或者水龙头喷射的角度。科里奥利效应,只在这种情况下,没有足够的时间来影响水的运动。

在大气高处,在环绕地球的气流中,科里奥利效应是一个重要的因素。在大约180,000英尺(5500米)和更高处,空气没有与大山、树林和丘陵的磨擦,它能不断地增强力量并达到惊人的速度。当气压差不断地把这些柔和的风推向低压地区时,空气就会受科里奥利效应的影响而转向,最终沿着等压线和低压附近吹动。在任何地方,这种现象都没有在地球气压梯度最大的地方效果明显:形成风速很大的急流。

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