盡管空氣看不見,虛無縹緲,但它卻時時刻刻的存在著,它吹拂我們的臉頰,使旗幟飄揚,使船帆漲滿,使雲飄過天空。有時它卻發出狂嘯,就像在華盛頓山上,在那兒,1934年4月12日,山頂陣陣狂風,以每時233英裏(373千米)的速度被載人世界紀錄。
當空氣在旋轉著的地球上空移動時,它就被稱為風。地球的運動不是風產生的原因。大氣自身與地球相伴,並圍繞著地球旋轉。是氣壓使空氣處於運動狀態。氣壓不均衡地分布在地球周圍。為達到全球均衡,空氣從高壓地區移向空氣密度較小的低壓地區。這個運動以各種各樣的形式體現,從夏季的和風到大陸季風,諸如印度季風。
氣象學家通過標出壓力繪製大氣圖。聯接等壓點的線稱為等壓線。它們形成類似地勢圖上等高線的同心圓或光滑的曲線,而且正如等高線表示河流流過地麵的快慢一樣,等壓線則表示了風吹動的強弱。等壓線越密,壓力梯度越大,風速就越大。
在地勢圖上,河流從高地向低地直接穿過海拔線。但是在等壓線圖上,空氣並不直接穿過等壓線,因為地球旋轉影響著風從高壓吹向低壓。
當空氣環繞著旋轉的地球表麵遠距離移動時,它最初的向東的動量在地表開始改變。設想空氣移向北極:當空氣接近極點時,在那兒地球轉動為零,風更加緩慢地向東越過大片土地。結果是,這股空氣繼續保持它相對地表轉向東的動量。這樣,即使空氣以相當直的路線越過緯線向極地方向移動,相對於向東旋轉的地球,它看起來也是向東轉向越過經線。
一個叫做古斯塔·加斯佩德·科裏奧利的法國人在1835年最先用數學方法來描述這種效應,所以氣象學家用他的姓氏命名此種效應。在北半球,科裏奧利效應使風向右偏離其原始的路線;在南半球,這種效應使風向左偏離。風速越快,產生的偏離越大。於是,在北半球,空氣移向低壓中心並向右彎曲,形成了一個逆時針方向的氣旋式氣流。從高壓地區或從反氣旋移動出來的空氣,也向右彎曲,形成了一個順時針方向的旋風。在南半球,則正相反。
科裏奧利效應在極地最顯著,逐漸變弱直到在赤道處完全消失,在那兒,地球的轉動達到最高點。這就是為什麼颶風和台風隻能僅僅使雲形成在5緯度以上的地區。
然而,地球的旋轉對個別的雷暴和龍卷風產生的影響是極小的——它們的半徑太小了——地球的旋轉使颶風產生了很小的轉動。科裏奧利效應不僅僅對風產生了影響,任何一個環繞地表的遠距離的運動都會公平地受到大氣捉弄。例如,在第一次世界大戰期間,德國軍隊用它引以自豪的射程為70英裏(113千米)的大炮轟擊巴黎時,就受到了科裏奧利效應的嚴重影響。使他們懊惱的是,他們發現他們的炮彈遠遠地向右偏離目標。直到那時為止,他們從來沒有擔心科裏奧利效應,因為,他們從來沒有這樣遠距離地開火。
甚至連能夠把球從場地一邊拋向另一邊的籃球運動員,也不得不因為科裏奧利效應的影響來調整自己的投球達半英寸(13厘米)。在另一方麵,與當今許多書本上教授的相關內容相反的是,從洗滌槽排出的水不受這種效應的影響。如果在澳大利亞,水以順時針方向旋轉而下,這僅僅是因為水槽的形狀或者水龍頭噴射的角度。科裏奧利效應,隻在這種情況下,沒有足夠的時間來影響水的運動。
在大氣高處,在環繞地球的氣流中,科裏奧利效應是一個重要的因素。在大約180,000英尺(5500米)和更高處,空氣沒有與大山、樹林和丘陵的磨擦,它能不斷地增強力量並達到驚人的速度。當氣壓差不斷地把這些柔和的風推向低壓地區時,空氣就會受科裏奧利效應的影響而轉向,最終沿著等壓線和低壓附近吹動。在任何地方,這種現象都沒有在地球氣壓梯度最大的地方效果明顯:形成風速很大的急流。