自然与人-28.22   从地气能量转换看北半球地面北风必然转为偏东风的本质

李开乐

    摘要：北半球的地面北风，就是空气想从小的转圈来到大的转圈，相当于是不断往上爬坡。所以，地面空气从北到南，就不断从地球自转得到了从西向东的动能。

    从低层实际资料看，极圈为东风带。为什么呢？因为这里正是地球两个大离心机的主要区域，地面空气必然从高纬度被搬运到低纬度。搬运的过程中，如何形成了两极圈地面偏东风，这在“自然与人-27.2”已经阐述过了。在这里我们是想从能量转换的角度看看地气之间是如何进行能量的相互传递的。
    北半球的地面北风，就是空气想从小的转圈来到大的转圈，这也相当于是不断往上爬坡。要想爬上坡，就必然要出力。空气本身无力可出，力从何来？那就只能借助于地球自转的动力了。空气又是如何能借到了地球自转动力的呢？因为地面北风中的空气都以自己的重量压在地面上，这就像是彼此有齿轮相咬住一样，空气每向南跨出一步，地面就必然要向它托出了一份力。可是地球自转的地面小圈向东跨越的步子小，大圈步子大，因此北风的空气每向南走一步都跟不上地球自转的步伐。这是因为地面与北风的空气之间也并非像真实的齿轮那样完全咬稳住，所以地面所出的力就无法让空气向南跨出的每一步都跟上地球自转的步伐了。因此，空气向正南方向跨出的脚步就只能变成为向西南，也即变成东北风，再逐渐变成正东风了。
    用另一角度从地转偏向力去看，对于北风，科里奥利力是向西。这个力硬是将北风中的空气往西方向拉，就必然使自转的地球表面与空气之间产生了强烈的相互摩擦和碰撞作用，于是地面只好对这些粘紧了自己的空气源源不断供给能量，克服科里奥利力做功。这种情况正类似于火车从北往南走。
    总之，北半球地面的北风必定逐渐转为偏东风，最后又逐渐静止下来。既然空气已经从北到了南，绕地轴转圈的半径显著加大了，本质上就必然是不断从地球自转得到了自西向东的动能。