河流兩岸總會有一面緩坡,一面陡坡,兩邊緩坡或者兩邊陡坡的情況也可能同時存在,但整體上河流的衝刷效果會遵循一個比較有趣的結果,在北半球就是右岸衝刷比較嚴重一些,反之在南半球則是左岸衝刷會比較嚴重一些,造成這個結果只有一個原因,就是地球自轉!
上圖即長江出海口的衛星圖,從這張照片中可以看出一個非常明顯的結果就是出海口是比較平直的,因此從理論上來看並不會因為轉彎等情況導致左右岸衝刷效果不一致,但事實上在這個比較平直的河道上,靠近上海一側(西側)的河道衝刷效果比較強,而崇明島方向則明顯比較弱,而且泥沙淤積形成了江心島!再來對比歷史上長江河道的歷史變遷,我們更可以清晰的看到這個效果!
靠近上海一側的衝積平原「製造」效率明顯低於東岸,不過仍然在衝刷下製造了大面積的平原,這是因為長江已經到了出海口,流速變緩,衝刷效果降低,但仍足以影響淤積速度!下面我們了解下為什麼地球自轉會對河流造成那麼大影響!
地球是一個球體這其實古希臘時代就已經被認知了,但地球自轉直到哥白尼提出日心說才被提及,被用來解釋太陽和月亮以及繁星東升西落的現象,大家都覺得非常在理,不過卻沒有一個人去發現隨地球自轉而來的有趣現象!
證明地球自轉的傅科擺
1851年傅科在巴黎做了一個實驗,用一根長達67米的金屬絲懸掛了一個28千克的鐵球製作了一個巨大的擺,開始擺動後鐵球會在下方的沙盤中留下痕跡,這就是著名的傅科擺!
上圖只是示意,因那個巨大的擺工作起來動靜頗大,而且實際中擺的角度變化是很慢,不夠直觀!當然更重要的是假如地球不轉,那麼擺的角度是不會變化的!傅科從物理角度證明了地球是自轉的,在北半球45°的位置,2天圍繞中心轉一個周期!
地球自轉形成的科裡奧力
愛好科幻片的朋友應該看過一部美劇《無垠太空》,上面有一個非常考驗各位科普常識功底的鏡頭,即在穀神星空間站內一個倒酒的片段,從酒瓶口倒下出來的酒並沒有垂直向下,而是拐了一個詭異的角度才落到酒杯裡!
這是因為穀神星內部已經被挖空了,自轉形成的「離心力」可以讓大家站立在內側面上,但這是在赤道地區,如果離開赤道那麼除了自轉形成的離心力以外,還有一個因地面傾斜構成的側向力,這個力會導致人體非常不舒服!
地球則剛好相反,它以引力讓我們站立在地球上,但同時在自轉,除了赤道地球受力角度完全相反以外,其他位置都會有一個引力與離心力的合力,但地球非常龐大,而且24小時才自轉一周,因此我們根本就感覺不出來!
科裡奧利在1843年出版的專著《固體力學和機器效應計算教程》中描繪了這種「複合離心力」,也就是後來所說的科裡奧力或者科氏力,不過科裡奧利當時描述的並不是地球,而在球體表面旋轉時不同表面受力影響。
首先就是就是我們夏季經常見到的颱風,各位稍微留意下就能發現北半球的颱風都是逆時針的,而南半球的颱風都是順時針的,這就是地球自轉形成的。
還有就是大氣環流,全球大氣流動除了冷熱空氣的對流為主要原因以外,其他就是地球自轉形成的各個風帶!
還有一個就是河流的流向與衝刷效果,我們所說的河流與地球相關只能引用流速平緩,轉換比較平緩的區域,如果在大轉彎或者之字形轉彎,那麼首先就得遵循流體力學的規律,即流速高的區域會被衝刷!
比如像這種急轉彎的區域,水流對河道兩岸的塑形力是非常強大的,轉彎外側不斷被衝刷,而內側則不斷淤積,河道不斷向外移動,甚至在紅圈轉彎處年長日久後打通,河流改道!
此時用中學時學的河流衝刷方向判斷就不靈光了(北半球右手攤開朝天,四指指向河流方向,大拇方向就是河流衝刷比較強的一側,南半球左手)。強龍不壓地頭蛇,在局部地球自轉還是要屈服於地形。而黃河南岸被衝刷,北岸是平的,理論上確實是這樣,但實際更多的還是地形因素更大一些。