今天让哥哥和阿妹洗完澡放水的时候注意观察漩涡的方向,他们出来都报告结果是顺时针方向。
这是不是有规律的呢?实际上很多人都观察到漩涡是有规律的。在北半球是顺时针方向,在南半球是逆时针方向。不仅如此,还有一个理论,用科里奥利力来解释这个现象。我们来做个演示,看看什么是科里奥利力,它对漩涡的形成又怎么样的效果。
哥哥和阿妹找来一个废弃的塑料盆,还画上了北极和经纬度。现在假设我们是在北极的上空往下看,地球是顺时针还是逆时针转?哥哥很快回答出是逆时针转。接下来我们放上一枚硬币,把它当作是桶里面的水,地球自转时水桶会跟着地球转,但如果水和桶的边缘如果没有摩擦,水会是静止不转的。这样就会产生照片里现象,硬币相对桌子不转,但是相对塑料盆“地球”似乎转动了一个角度。这个相对地球的转动在北半球是顺时针的,南半球是逆时针的。虽然这个科里奥利力效果很小,但是漩涡被加速和放大后,可以被明显地观察到。


我说:“你们在同一个浴缸做了两次实验,这个在统计上是会被认为样本不足的。我们为了证明一个理论假设,需要设计更严格,做更多的实验。我们去洗脸池再做几次观察好不好?”
试验了几次,发现水太透明,不容易看清漩涡的方向。阿妹从她的百宝箱里找来染色剂帮助我们观察漩涡方向。哥哥则负责灌水防水。令人意外的结果出来了,我们做了6次,最后的漩涡是3次顺时针,3次逆时针!!!看来科里奥利力的解释不靠谱啊!
仔细想想,科里奥利力作用和地球自转有关,时间越长,效果越明显,洗脸池比浴缸小得多,在短短几秒是科里奥利力的效果可能是微乎其微的。我们的假设是看起来静止的初始状态其实有微小的扰动,这个扰动决定了最后漩涡的方向。妈妈也很感兴趣,跑来帮忙,给我们一个乒乓球,这样就可以不用染料(太早用染料会弥散,不能帮助看清漩涡)就看出水的微小扰动。结果证明我们这个扰动的理论是正确的。顺时针的扰动导致顺时针的漩涡,逆时针的扰动导致逆时针的漩涡。



那么科里奥利力在更长时间里会不会起到主导作用呢?我们要节约用水,等下次洗完澡在浴缸里观察了。如果科里奥利力起到决定作用,我们应该看到有的逆时针漩涡会随时间发生逆转,变为顺时针。
