科里奥利力的神奇魔力

河流的侧方侵蚀

桑落洲原本是位于江西省九江市东北部长江拐弯处的一座沙洲，据考证，现位于安徽省安庆市宿松县汇口镇辖域，曾是著名的古战场，东晋义熙六年（410年），卢循领导的农民起义军在这里大败东晋北府兵将领刘毅。然而，到了几百年后的唐朝，这里已经发生了巨大的变化。胡玢在诗中的意思就是：不要去问沧海变桑田的事，你只需看看长江中的桑落洲就会明白了。那上面有几栋新建的房屋，或许你不曾想到，以前那可是长江流淌的地方。古老的河岸接连不断地坍塌，对岸的河滩却在日益增大，看起来好像还没有要停止下来的趋势。

细心的人读到这首诗后可能会思考这样一个问题：为什么河流的一侧在坍塌，而另一侧的河滩在增大呢？其实原因很简单，河水在流动过程中总是朝着低洼处前进，所以它总是绕来绕去寻找最有利的流动通道。河水一边流动，一边侵蚀河岸，试图让河道变得更宽，即便河岸是坚硬的岩石也难以抵挡流水天长日久的冲刷。特别是河道的凹岸（凹进去的一岸，其对面为凸岸）受到的冲击力最大。在凹岸处，表层流水沿着边坡冲向河底，然后携带着泥沙流向凸岸，形成弯道环流。河道凸岸的淤积物主要来自于凹岸的冲刷，而且凸岸淤积量与凹岸冲刷量基本保持平衡。如此一来，凹岸逐渐后退，凸岸紧追不舍，河床就变得越来越弯曲。

胡玢笔下生动的诗句向我们展示的不正是河流发展变化的趋势吗？用地质术语来说，就是河流的侧蚀作用，又称旁蚀作用、侧方侵蚀作用，所造成的结果便是凹岸侵蚀、凸岸堆积。

河流是个“右撇子”

当我们观察到河流的侧蚀作用，还需要做进一步的思考，究竟是什么力量导致它对河道两岸区别对待呢？地质学家经过长期观察，发现了地球上普遍存在着这样的现象：北半球的河流右岸（河流前进方向的右侧）比较陡峭，而左岸相对平缓，在南半球则恰恰相反。原因在于，这背后隐藏着一股隐形力量，名为科里奥利力。

科里奥利力是法国数学家和机械工程师科里奥利在1835年首次发现的，但是直到20世纪初才被国际学术界以他的名字命名，也被称为地转偏向力。这是一种由地球自转产生的神奇力量，它能使水平运动的物体发生方向偏转，在北半球向右偏，在南半球向左偏。

在法国东南部城市阿维尼翁的罗纳河上，有一座被列入世界文化遗产的石桥——圣贝内泽断桥，该桥距今已有800多年的悠久历史。最初，圣贝内泽桥全长约900米，宽4.9米，共有22个拱门，但历经1644年和1669年的洪水之后，仅幸存4个拱门。奇怪的是，被冲毁的部分都位于河流右岸，幸存下来的断桥位于河流左岸，这成为科里奥利力迫使北半球的河流侵蚀右岸的重要例证之一。

2016年，我国学者宋向阳等考察了长江、嘉陵江、岷江、湘江、赣江等5条河流两岸城市的分布情况，结果发现在河流右岸的城市居多，共22个，以上海、南京等大中城市为主，左岸城市只有11个，而且经济发展和人口数量都不如右岸城市。究其原因，正是由于河流对右岸的冲刷更为严重，使得河床较深，更适宜作为航道或建设港口和码头，进而带动城市的形成和发展。相比之下，南半球的亚马孙河流域，河岸左侧的大城市更多，经济发达程度也优于右岸城市。

不可不知的隐形力量

科里奥利力只能改变物体的运动方向而不能改变物体的运动速度，这种力的大小既取决于物体本身的质量和水平运动速度，还与它在地球上所处的位置有关。它能在地球上大尺度空间内起到重要的作用，例如在大气层中，能够卷起热带气旋，在北半球它们都是做逆时针方向旋转的大型涡旋，而在南半球做顺时针旋转；在海洋中，由于盛行风以及科里奥利力的共同作用，使北半球形成了顺时针方向的巨大海洋环流，在南半球则形成逆时针方向的海洋环流。

如果我们不了解科里奥利力，可能会带来一些麻烦。第一次世界大战期间，德国在110多千米之外用火炮攻击巴黎，奇怪的是，打出的炮弹总是向右偏离瞄准目标，炮兵们百思不得其解，后来请专家进行校正才解决问题。无独有偶，“一战”期间的德国和英国舰队在大西洋西南部的福克兰群岛进行大规模的海战，英军的炮弹总是打不中德国军舰。后来才搞明白，原来是英军犯了一个常识性错误，他们在北半球校准过的大炮到了南半球后不再适用。在北半球发射的炮弹总是向右偏，到了南半球却总是向左偏，偏转方向完全相反，如果不重新校正，必然使误差加倍。

对于步枪射击、射箭等体育运动而言，射击的精确度主要取决于重力、风向和风速的影响，但是也会受到地域的影响。有学者认为，为了在体育比赛中取得好成绩，运动员应当提前一段时间到达比赛场地进行适应性训练，特别是当日常生活地与正式比赛场地分别位于南、北两个半球时，更应如此。

“谢皮罗现象”的真伪

很多时候，科里奥利力常常可以忽略不计，特别是对于一些局部的、微观的现象，很难用它进行解释。1962年的一天，美国麻省理工学院的教授谢皮罗在洗澡时偶然发现，排出的洗澡水在澡盆里形成了一个漩涡。后来，他在实验中发现，每次拔掉澡盆的塞子之后流水都会出现漩涡，而且这些漩涡总是按照逆时针方向旋转。谢皮罗认为这种现象与地球的自转有关，并做出推测：这样的漩涡在北半球呈逆时针方向旋转，在南半球呈顺时针方向旋转，而在赤道则不会出现漩涡。谢皮罗将自己的研究成果写成论文发表之后，引起很多人的兴趣，大家纷纷在世界各地进行实验观察。

然而，很多实验表明，“谢皮罗现象”并不完全正确。通过计算发现，洗澡盆里的水受到的科里奥利力微乎其微，顺时针和逆时针方向的漩涡都有可能出现，学者们认为这主要与排水过程是否受到外力扰动、排水口自身结构的设计有关，并非完全由科里奥利力决定。

有人受“河流右岸侵蚀更严重”的启发，曾提出一种奇怪的养生方法——睡觉时身体呈南北方向的姿势，能增强流动的血液对血管壁的冲刷，以便去除沉积的胆固醇，防止血管硬化。乍一听似乎很有道理，但这完全夸大了科里奥利力的作用。还有一种说法，北半球的汽车靠右行驶比靠左行驶更安全，因为北半球的地转偏向力是向右偏的，可以减小与对面来车相撞的概率。其实这并不正确，迄今为止，并没有科学证据表明哪种行驶方式更安全。同是在北半球的日本、英国却习惯于汽车靠左行驶，实际上这种情况与科里奥利力关系不大，主要是历史遗留习惯而已，比如英国在中世纪的骑士时代，为了方便用右手持兵器与敌人交锋并让自己的心脏远离对手，所以习惯左行原则。