关于cv 与u 的关系:为什么地转偏向力与风向垂直

地转偏向力与风向是垂直的，在北半球指向风向的右侧，而在南半球指向风向的左侧。由于它只说明了空气和转动着的地面之间存在相对运动，而并不是作用于空气的实有的力，因此只能使风向偏转，而不能使风起动，也不能使已经起动的风改变速率。风的起动和快慢，都取决于气压梯度力。如果气压梯度力等于零，风无从产生，也就谈不上与地面之间的相对运动，地转偏向力也不复存在。而有了气压梯度力，也必然会相应地产生风，从而也产生地转偏向力，而且风愈大，产生的地转偏向力也愈大。
风在气压梯度力作用下被推向低气压一侧，但当风一旦起步向前，地转偏向力立刻产生，并把风向拉向右边（指北半球）。风在气压梯度力的持续推动下加快速度，越吹越大，地转偏向力也跟着加大，使劲地拉着风向右偏转。由于地转偏向力的方向与风向时刻保持垂直，于是在拉转风向的同时，地转偏向力本身也不断向右偏转，也就是越来越转到气压梯度力的反方向去。当风向被拉到转到和气压梯度力的方向成90度的角度时，虽然气压梯度力依旧存在，且和先前一样大小，但在风的方向上有效分力已等于零，因而风不再受力的作用加速，而靠着惯性等速前进。这时候地转偏向力也正好转到了气压梯度力的背后，于是风向也不再偏转。在平衡状态下，风向与等压线保持平行。

风在气压梯度力的作用下吹起来了。可是出人意料，风一旦起步行走，却并不朝着气压梯度力所指的方向从高压一边直接迈向低压一边，而是不断地偏转它的方向：在北半球向右偏转，在南半球则向左偏转。

是什么力量在将空气直接从高气压向低气压流动中向一侧拉动呢？

地转偏向力：这个名称的本身就已告诉我们：促使风向发生偏转的力量原来是因为地球自转而引起的。在日夜不停地旋转着的地球上，受到地转偏向力作用的不仅是风，一切相对于地面运动着的物体都会受到它的作用，不过因为地转偏向力和物体受到的其他力比较起来极为渺小，不为人们觉察罢了。尽管如此，在经历了漫长的岁月以后，地转偏向力还是在地球上某些地方留下了它的痕迹。比如，沿着水流的方向，在北半球，河流的右岸往往比左岸陡峭；在南半球，河流的左岸比右岸陡峭；这是地转偏向力存在的一个见证。这种水流对左右岸冲刷作用的差异是微不足道的，但河里的水日夜奔流，一千年，一万年，一亿年，终于显现出来了。

地球自转为什么会产生偏向力呢？让我们来做一个示意性实验。

准备一个圆盘，把圆盘的中心固定起来，使它能转动，再准备一支笔，一把直尺。

将圆盘固定，不转动。把直尺放在圆盘的任意位置。然后用铅笔紧靠直尺的边沿在圆盘上划直线。这时候笔尖在圆盘上留下的痕迹AB当然是一条直线。

这说明在不转动的圆盘上，运动着的笔尖完全遵循你手用力的方向前进，没有偏向力来干扰。

现在以逆时针的方向把圆盘转动起来，而使直尺仍保持原来的位置固定不动，让铅笔尖紧挨着直尺边沿前进，前进的方向，上下左右各个方向都可试一试，这回情况就与静止的圆盘不同了：当笔尖从直尺边沿的起跑点A跑至B处时，圆盘己转动了一个角度，圆盘上笔尖留下的起跑点A转到了A'的位置，结果笔尖在圆盘上留下的痕迹A'B便不是直线，而是一条不断向右偏转着的曲线。

如果以顺时针方向来转动圆盘，那么笔尖在圆盘上留下的足迹是一条不断向左偏转的曲线。

对直尺来说，笔尖的运动始终呈直线状态，因为它始终没有离开直尺的边沿。但是对转动着的圆盘来说，笔尖的运动明明是曲线运动。这就是偏向力在起作用！

地球一刻不停地自转着，人们脚下踩着的大地就好象是一只转动着的大圆盘。你从北极上空往下望，这只大圆盘以逆时针方向在运转；你再从南极上空往下望，大圆盘运转的方向则是顺时针的。走在这只大圆盘上的空气--风，之所以发生偏向，就是由于风与转动着的地面发生了相对运动，地转偏向力将风拉向一侧。而如果是在赤道上，由于地转偏向力为零，风向不会偏转。

地转偏向力与风向是垂直的，在北半球指向风向的右侧，而在南半球指向风向的左侧。由于它只说明了空气和转动着的地面之间存在相对运动，而并不是作用于空气的实有的力，因此只能使风向偏转，而不能使风起动，也不能使已经起动的风改变速率。风的起动和快慢，都取决于气压梯度力。如果气压梯度力等于零，风无从产生，也就谈不上与地面之间的相对运动，地转偏向力也不复存在。而有了气压梯度力，也必然会相应地产生风，从而也产生地转偏向力，而且风愈大，产生的地转偏向力也愈大。

风在气压梯度力作用下被推向低气压一侧，但当风一旦起步向前，地转偏向力立刻产生，并把风向拉向右边（指北半球）。风在气压梯度力的持续推动下加快速度，越吹越大，地转偏向力也跟着加大，使劲地拉着风向右偏转。由于地转偏向力的方向与风向时刻保持垂直，于是在拉转风向的同时，地转偏向力本身也不断向右偏转，也就是越来越转到气压梯度力的反方向去。当风向被拉到转到和气压梯度力的方向成90度的角度时，虽然气压梯度力依旧存在，且和先前一样大小，但在风的方向上有效分力已等于零，因而风不再受力的作用加速，而靠着惯性等速前进。这时候地转偏向力也正好转到了气压梯度力的背后，于是风向也不再偏转。在平衡状态下，风向与等压线保持平行。