馬桶排水時的漩渦到底是怎麼來的？

相信大家都曾注意過，家裡的馬桶或洗臉池在排水時總會形成漩渦。很多地方將其解釋為地轉偏向力的結果：地球表面運動的物體會受到地轉偏向力的作用，力的方向在北半球向右，在南半球向左，於是在南北半球分別成了順時針和逆時針的漩渦。在電影《金蟬脫殼》中，史泰龍飾演的經驗豐富的越獄專家正是根據排水口漩渦的轉動方向來判斷監獄的地理位置，最終逃出生天的。但事實真的是這樣的嗎？

首先，讓我們了解一下什麼是地轉偏向力。嚴格地說，地轉偏向力並不是一種「力」，而是一種慣性力。根據牛頓第一定律，運動的物體在不受外力時會保持原有的運動方向不變。假設地球停止了自轉，我們站在完全靜止的地球上觀察，物體會嚴格地沿直線運動；而一旦腳下的地球轉動起來，物體運動的軌跡相對地球而言就不再是一條直線了，會向左或向右偏斜，就像受到外力的推動一樣。實際上，物體仍然是沿直線運動，只不過是我們所處的參考系發生了轉動，所以才會覺得物體的運動方向發生了偏轉。

如果讀者覺得上面一大段很難理解的話，不妨來看下面的示意圖（筆者親繪，筆法很渣，理解就行……）：圖中的圓是一個順時針轉動的轉盤，A站和B分別站在轉盤的兩端，假設他們倆都感受不到轉盤的轉動（我們站在地球上，也感受不到地球的自轉），A想把手裡的小球扔給B，便把小球沖著B的方向狠狠地扔去，哪知小球並沒有沿著直線運動，而是拐了個彎，落到了B的左邊，就像是一隻無形的手，把小球撥向了左邊。在A看來，小球一定是受到了向左的力的作用，而拿我們的上帝視角來看，哪有什麼力呀，罪魁禍首正是參考系的轉動。

地轉偏向力成因示意圖   

從南半球看，地球是順時針旋轉的，和上面的示意圖一樣，所以在南半球，運動物體看起來會像左偏，我們便稱南半球的運動物體收到方向向左的地轉偏向力，而從北半球看，地球逆時針旋轉，地轉偏向力的方向和南半球正好相反，是向右的。

地球自轉方向

看到這裡，恐怕有人要問了，排水口的水不就是運動物體嗎？它受到向左或向右的力，自然就會轉起來呀，這樣看來，排水口的漩渦恐怕真還是地轉偏向力引起的。

要回答這個問題，還需要考慮地轉偏向力的大小。地轉偏向力大小的計算公式是：F=2mvωsinφ，m、v是物體的質量、速度，ω是地球自轉的角速度，φ是物體所處的緯度。我們不妨用這個公式估算一下排水口的水受到地轉偏向力的大小，假設水流運動的速度為10m/s，在地轉偏向力最大的兩極地區（非極點，極點角速度為0），水質點因地轉偏向力而產生的加速度僅為0.001454m/s2，可以說地轉偏向力對排水口水流方向的影響微乎其微，根本難以產生可以觀察到的效果。實際上，排水口的漩渦更大程度上是隨機擾動和排水口構造所影響的，跟地轉偏向力沒有太大關係。

難道說地轉偏向力對我們的生活毫無影響嗎？非也。雖然在小的空間尺度上，地轉偏向力微乎其微，難以嶄露頭角，但是在大的時空尺度上，地轉偏向力可以展現出不容忽視的力量：氣旋形成、導彈發射、鐵軌磨損等大尺度的問題，都要考慮地轉偏向力的作用。

總而言之，地轉偏向力的量級很小，並不是排水口漩渦形成的主要原因。

請您繼續閱讀更多來自 知識百科 的精彩文章:

※家裡被水淹了，貓咪蹲在馬桶上一臉愁容，鏟屎的怎麼還不來救我？
※過濾之後的馬桶水，能喝嗎？
※蹲馬桶時濺起的水花猶如一顆炸彈，怎麼破？
※馬桶水到底能不能喝？
※抽水馬桶是怎麼發明的？
※金毛的毛沒了，蹲馬桶時光溜溜，一絲不掛的超尷尬！
※我就納悶了！馬桶水到底有多好喝？
※一個水管工，又是飛跑馬桶，又是噴火人的，果然就火了！
※日本馬桶乾淨到能喝裡邊的水？其實真相是這樣的！
※不需要衝水和下水道的馬桶，你想把它放哪都可以！還引來了比爾蓋茨的投資
※你的口腔和用了十年的馬桶圈比到底哪個臟？
※鄰居馬桶全年都不洗，卻還乾淨亮白，原來他偷偷在水箱放了這個
※冷歷史：沒有沖水馬桶的時代人們是如何上廁所的？
※小米空調來了，意外的是還一起來了一個馬桶蓋
※幹了這杯馬桶水！智能馬桶除了讓粑粑變飲用水，還能做什麼？
※寶貝，你是在馬桶里去撈魚嗎？還是乘涼去了？我只是發現馬桶里有一個我！
※原來這才是馬桶的正確清洗方式，以前的都瞎洗了！
※貓非常喜歡喝馬桶水，主人頭疼，給買了這個後，沒想到……
※表弟你快來看啊，鏟屎的好像掉馬桶里了