到底能不能在馬桶里看到科氏力的漩渦？

因?yàn)榈厍蚴菆A的。盡管地球在自西向東自轉(zhuǎn)，但當(dāng)我們處于南北半球高空中向下俯瞰（高度要足夠），就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在兩個(gè)半球看到地球的旋轉(zhuǎn)方向是相反的：北極視角逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南極視角順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這也是南北半球科氏力方向相反的原因。

南北半球相反的科氏力（圖片來源：pressbooks）

高緯度兩極地區(qū)的旋轉(zhuǎn)線速度最大，科氏力也大。盡管赤道上也存在旋轉(zhuǎn)線速度，但它正好和地球的旋轉(zhuǎn)方向完全一致，赤道似乎可以是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，又可以是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這個(gè)爭議地帶就成為了科氏力的禁區(qū)（一條無限細(xì)的環(huán)線）。

洗手池里的小漩渦！

當(dāng)然，不僅是風(fēng)、洋流和飛機(jī)會(huì)受到科氏力的影響，地球上幾乎任何在水平方向運(yùn)動(dòng)的物體都會(huì)受到地轉(zhuǎn)偏向力的作用，甚至包括馬桶里的水。

馬桶中旋轉(zhuǎn)的水流（圖片來源：Mental Floss）

在最理想的狀況下，北半球的馬桶、浴缸以及洗手池中的水流可以產(chǎn)生逆時(shí)針的漩渦，但由于科氏力極其微弱，外加噴水方向、水池的形狀以及外界其他因素的干擾，旋轉(zhuǎn)方向往往存在極大的不確定性。

因此，要想真真切切用肉眼觀察到“科氏力在馬桶中產(chǎn)生的漩渦”極為困難。幾乎所有的書本、網(wǎng)站甚至老師都會(huì)說，日常所看到的水池里產(chǎn)生的漩渦并不是科氏力導(dǎo)致的。

但世界上的各個(gè)角落里，都不免有那么幾個(gè)喜歡抬杠又愛鉆牛角尖的科學(xué)家，而麻省理工大學(xué)的流體力學(xué)教授阿舍爾·夏皮羅（Ascher Shapiro）就是其中之一。

他認(rèn)為，如果不受任何因素的干擾，即使水池再小，科氏力一定會(huì)留下屬于它的漩渦，能夠被我們捕捉到！

盡管許多科學(xué)家都明白這個(gè)道理，但卻幾乎沒有人有勇氣去做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。因?yàn)檫@個(gè)似乎在家中廚房里都可以完成的簡單實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上存在著一些不可預(yù)知的困難。

水池中的漩渦（圖片來源：technologyreview）

1962年，夏皮羅決定嘗試挑戰(zhàn)這個(gè)難題。麻省理工大學(xué)所在的緯度是42°，在流速近乎5 mm/s時(shí)，科氏力只有當(dāng)?shù)刂亓Φ?000萬分之一，為了排除所有因素的干擾，他對測試的各個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。

首先，他選擇了一個(gè)直徑約為1.8米，深度約為0.15米的圓柱形水池，底部中間有一個(gè)直徑約為1厘米的排水孔，并用塞子進(jìn)行密封。

此外，他還盡量去除水中的雜質(zhì)，并調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度來控制溫度的變化。而為了防止氣流的干擾，他還在水池的頂部覆蓋了一層塑料薄膜。

最容易忽略的一點(diǎn)是，水池充滿水后，水體還會(huì)殘留微小的運(yùn)動(dòng)，這甚至?xí)嬖跀?shù)個(gè)小時(shí)。為了完全規(guī)避掉這部分運(yùn)動(dòng)的影響，夏皮羅將水池中的水順時(shí)針攪拌旋轉(zhuǎn)，以抵消科氏力在北半球產(chǎn)生的逆時(shí)針的漩渦。

經(jīng)過24小時(shí)的沉淀后，夏皮羅小心翼翼地拔下塞子。

在前12-15分鐘，他幾乎觀察不到任何旋轉(zhuǎn)的痕跡。然而，隨著時(shí)間一分一秒地流逝，在不知不覺中，漩渦逐漸顯示出了逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

在各因素被嚴(yán)格控制的條件下，夏皮羅最終印證了北半球的科氏力，確實(shí)可以使水池中的漩渦發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

就這？這個(gè)實(shí)驗(yàn)看起來難度也不大，我們好像在自家的廚房里也可以完成，但其他人為什么沒有成功呢？

一方面，其他人可能忽視了水的殘留運(yùn)動(dòng)。他們認(rèn)為在水池中的水在3-4個(gè)小時(shí)之后就已經(jīng)完全靜止了。

另外，由于在實(shí)驗(yàn)開始前的十多分鐘內(nèi)，幾乎捕捉不到旋轉(zhuǎn)的痕跡，且一部分實(shí)驗(yàn)者設(shè)計(jì)的水池可能過小，因此還未等到漩渦出現(xiàn)時(shí)，水池中的水早已流失殆盡了。又或是一部分實(shí)驗(yàn)者在觀察了一段時(shí)間后失去了耐心，而在成功的黎明前草草放棄。

為了更加嚴(yán)謹(jǐn)，三年之后，悉尼大學(xué)的學(xué)者在南半球又做了一次相似的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果也出現(xiàn)了順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的漩渦。至此，“水池里看不到科氏力產(chǎn)生的漩渦”這個(gè)廣為流傳的誤解被徹底粉碎。

緩慢旋轉(zhuǎn)的漩渦（圖源：ffden）

兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都發(fā)表在了《Nature》上，這隨即引發(fā)了世界各個(gè)國家讀者的質(zhì)疑。在那個(gè)沒有互聯(lián)網(wǎng)的年代里，作者和讀者只能通過信件來溝通。從發(fā)表開始，到十多年之后，夏皮羅還是會(huì)收到來自各地的信件，內(nèi)容幾乎全是關(guān)于“水池漩渦”。

今天，在麻省理工大學(xué)的檔案館中，我們?nèi)钥梢钥吹揭粋€(gè)褪色的文件夾，里面裝滿了讀者發(fā)來的郵件以及夏皮羅謹(jǐn)慎而細(xì)致的回信。

科氏力：比你想象得更“無處不在”

科氏力并不會(huì)對我們的日常生活產(chǎn)生很大影響，它只有在高速運(yùn)動(dòng)的物體上才會(huì)充分顯現(xiàn)出來。但對狙擊手而言，高速飛行的子彈若是受到科氏力的影響，則是致命的。

實(shí)際上，狙擊并非是游戲中簡單酣暢的瞄準(zhǔn)射擊，超遠(yuǎn)距離的狙擊也并非完全符合“目標(biāo)-瞄準(zhǔn)鏡-眼睛”三點(diǎn)一線的原理。

國外“地平主義者”眼中的射擊，他們同樣否認(rèn)科氏力的存在（圖片來源：thetruthaboutguns）

在扣下扳機(jī)的瞬間外，狙擊手更多的工作在于感受當(dāng)?shù)氐臏貪穸?、風(fēng)速和風(fēng)向，并考慮空氣阻力、重力以及當(dāng)?shù)鼐暥认驴剖狭Φ挠绊憽?/p>

當(dāng)面對極其復(fù)雜的擊殺任務(wù)時(shí)，狙擊手甚至還會(huì)和副手（觀察手）使用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，及時(shí)調(diào)整瞄準(zhǔn)鏡，否則毫厘之差也可能導(dǎo)致任務(wù)的失敗。

哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的星系照片（圖片來源：bfmtv）

當(dāng)然，科氏力并非只出現(xiàn)在地球上，任何星球都會(huì)受到科氏力的影響。因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)速度較慢，所以科氏效應(yīng)并不明顯。

木星是太陽系中自轉(zhuǎn)速度最快的行星，其風(fēng)速高達(dá)每小時(shí)610公里。在這里，科氏力“如魚得水”，甚至可以將南北風(fēng)轉(zhuǎn)化為東西風(fēng)。

火星通常被稱為地球的姊妹星，但實(shí)際上，與地球具有最多共同特征的星球是金星，金星距離地球最近，并且二者的大小幾乎相同，構(gòu)造相差不大，且都有濃厚的大氣層。

只是金星是自東向西進(jìn)行自轉(zhuǎn)（逆轉(zhuǎn)）。因此，金星南半球的科氏力現(xiàn)象與地球的北半球完全相似。星球之間各不相同，但又遵循著相似的規(guī)律。

無辜躺槍：“遇事不決，科氏力學(xué)”

認(rèn)識到了科氏力的存在后，有些人往往想把世界上所有的現(xiàn)象都與科氏力聯(lián)系起來。比如，靠右行駛的交通規(guī)則。

他們說：北半球的汽車在科氏力的作用下傾向于偏向道路的兩側(cè)，如果左行的話，它們?nèi)菀着c對面過來的車輛相撞，發(fā)生車禍。

這聽起來似乎很有道理，許多南半球國家也確實(shí)按照左行的交通規(guī)則。但實(shí)際上，這和科氏力沒有絲毫關(guān)系。

全球有163個(gè)國家和地區(qū)以右行為交通規(guī)范，而76個(gè)國家則使用左行的規(guī)則，包括英國以及南非、澳大利亞和新西蘭等前英國殖民地國家。

行駛規(guī)則不同的具體原因可以追溯到中世紀(jì)的英國騎士，他們在決斗時(shí)，右手持用武器，因此馬匹靠近左側(cè)；即使工業(yè)革命之后，馬匹換成了汽車，這個(gè)傳統(tǒng)也被沿襲了下來。而18世紀(jì)的英國號稱“日不落帝國”，它也把右駕左行的交通規(guī)則也帶到了各個(gè)殖民地。

左行與右行駕駛規(guī)則（圖片來源：BrightSide）

此外，還有一些聽起來就很離譜的言論，比如，科氏力導(dǎo)致北半球人的右側(cè)鞋底比左側(cè)磨損得更加嚴(yán)重。然而，這來源于個(gè)人的跑步習(xí)慣，與地球自轉(zhuǎn)沒有絲毫關(guān)聯(lián)。

每個(gè)人鞋底的磨損紋路都是獨(dú)一無二的，就像是我們的指紋。但“鞋紋”記錄的是我們的走路習(xí)慣，一些刑偵人員甚至可以根據(jù)鞋底和泥地中鞋印，在人群中精準(zhǔn)地鎖定嫌疑人。

鞋底上三種典型的磨損形狀（圖片來源：treadlabs）

換鞋的時(shí)候，不妨偶爾把運(yùn)動(dòng)鞋翻過來，花幾分鐘分析一下你的鞋底。了解鞋底磨損的形狀可以幫助你改善走路以及跑步的姿勢，防止受傷，并為你購買下一雙鞋提供一些指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

1.https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/coriolis-effect/

2.https://www.thoughtco.com/what-is-the-coriolis-effect-1435315

3.https://factfile.org/10-facts-about-coriolis-effect

4.https://www.technologyreview.com/2012/10/24/183079/verifying-a-vortex/

5.https://www.thenakedscientists.com/articles/interviews/can-you-detect-coriolis-effect-your-sink

6.https://www.nap.edu/read/23394/chapter/47