【天文学中的手性 3.】
(3. 地球自转的科里奥利力-手性偏向力)
由于地球的手性自转,在地球上的运动物体受到一种惯性力,称其为地转偏向力,这是法国科学家科里奥利(Coriolis, Gustave Gaspard de)于1835年首先提出的,所以也以他的名字命名为科氏力。地转偏向力可分解为水平和垂直的两个分量。由于地球是球体的缘故,在赤道上的地切平面近似与地轴平行,故其水平分量减弱,而只有垂直分量;在南北极,因为地切平面与地轴垂直而垂直分量减弱,只有水平分量;在赤道与极地之间的各纬度上,地平面绕着平行于地轴的轴旋转,轴与水平面有一定交角,既有绕平行于地平面旋转的分量。由于人们经常关注到的是这个水平分量改变运动物体运动的水平方向,不能改变物体运动的速率。这种改变方向的惯性力,在南北半球是不同的,顺着物体运动的方向看去,在北半球,由左向右;在南半球,由右向左,这种力的作用结果,是单向手性的,即手性不对称的,所以也称为手性力。因为手性力的作用,引发地球上的许多手性效应。
说明手性力存在的最好例证是“傅科摆”。1851年,法国人傅科在巴黎的教堂中设置一个特大的单摆,可以沿着任意方向摆动。但实际情形时,此摆在北半球沿顺针方向绕圆圈旋转摆,耗时30 h旋转一周。而且此摆的旋转速度随着纬度升高而加快,在赤道,没有平面偏向力,几乎不旋转只有来回摆动;在南北极,平面偏向力最大,旋转速度最大,每旋转一周只要24小时,所以在南北极的傅科摆可以作为精确时钟的校准。当然,在南半球,傅科摆是沿逆时针方向旋转的。傅科摆的摆动平面沿着顺时针方向转动(北半球)或沿着逆时针方向转动(南半球)是由于地球自转引起的,反过来说傅科摆的这种变化就有力的证明了地球在自转。
丰都智愚河畔环境技术工作室