在地球的广袤舞台上，诸多自然现象背后都有着神秘力量的推动。其中，地转偏向力影响深远，从大气环流中风向的偏转，到海洋中洋流的走向，再到河流对河岸的冲刷差异，它的身影无处不在。深入探究地转偏向力，不仅能解锁地球自然现象的奥秘，更能借由不同理论视角，洞察宇宙运行的深层逻辑。

一、地转偏向力研究历程

地理大发现时代，勇敢的航海家们在茫茫大海上远航。他们或许在不经意间察觉到，风向并不总是如预期般直直吹来，洋流的涌动也似乎偏离了常规路径。但受限于当时的认知水平，这些现象如同天边难以捉摸的迷雾，未能得到科学地阐释与梳理。

直到 1835 年，法国的天才物理学家、数学家加斯帕尔 - 居斯塔夫・科里奥利登场。他凭借深厚的数学功底，一头扎进在旋转体系中运动质点的研究里。在复杂的数学推导与逻辑论证下，他清晰地揭示了运动质点因惯性在旋转体系中产生偏移的现象，并成功推导出相关表达式。这一开创性工作，犹如一道强光，照亮了地转偏向力理论的前行之路，后人将这种力命名为 “科里奥利力”，地转偏向力正是其在地球表面的生动呈现。

1851 年，另一位法国物理学家莱昂・傅科以其天才创意，开展了著名的傅科摆实验。他精心准备了一根长达 67 公尺的钢丝绳，系上一枚重达 27 公斤的金属球，构建成一个巨大单摆，庄重地悬挂在教堂穹顶之下。随着时间缓缓流逝，摆面在北半球缓缓向右旋转，这一直观景象，如同一把确凿的钥匙，开启了人们对地球自转及地转偏向力存在认知的大门。

此后，伴随科学的蓬勃发展，地转偏向力理论在气象学中助力人们精准把握风向变化，在海洋学里帮助理解洋流运动规律，其应用范围不断拓展，人类对它的理解也愈发透彻、深入。

二、牛顿力学体系下的地转偏向力

在牛顿力学构建的宏伟体系中，地转偏向力（本质为科里奥利力在地表的体现）并非如弹力那般真实存在于物质世界的 “力”，而是因参考系巧妙选择衍生出的 “惯性力”。要想深刻领会这一独特解释，需从牛顿力学的根基 —— 惯性系与非惯性系说起，并紧密结合地球自转这一关键背景。

牛顿运动三定律，包括惯性定律、F = ma、作用力与反作用力定律，其成立有着严苛前提：必须置身于惯性系，也就是静止或匀速直线运动、毫无加速度的参考系，例如遥远且稳定的恒星参考系（其实宇宙膨胀中的恒星也在加速运动）。然而，地球这颗蓝色星球，却并不满足惯性系条件。它围绕地轴持续自转，表面每一点都在周而复始地做圆周运动，存在向心加速度，属于典型的非惯性系。

在地球这一 “旋转的非惯性系” 中，当人们观察运动物体时，会惊异地发现物体运动轨迹与牛顿力学预期 “背道而驰”。以北半球水平运动物体为例，从 “恒星惯性系” 视角看，若有物体（如气流、炮弹）沿经线向北运动，依据牛顿第一定律，在水平方向无真实外力（忽略摩擦力、气压梯度力等）干扰时，物体将坚定保持相对于恒星惯性系的直线运动方向，即平行于某一固定经线前行。但地球自西向东的自转悄然改变了一切。北半球各点自转线速度随纬度升高而降低，赤道处线速度约 465米/秒，到了北极点则降为0。

切换到 “地球非惯性系” 视角，奇妙现象出现了。物体向北运动，从高自转线速度的低纬度区域迈向低自转线速度的高纬度区域，由于惯性，它仍顽固保持低纬度时较高的向东线速度，而此刻下方地球表面（高纬度）向东运动速度更慢，相较之下，物体相对于地球表面便向东（即向右）偏移；反之，物体向南运动，从高纬度到低纬度，因惯性维持较低向东线速度，而下方地球表面（低纬度）向东速度更快，物体则相对于地球表面向西（依旧向右）偏移。

这种在地球非惯性系中出现的 “向右偏移” 现象，在牛顿力学体系里，被归结为为适配旋转参考系而引入的 “惯性力”—— 科里奥利力（地转偏向力）。所以，关键结论呼之欲出：地转偏向力并非真实 “作用力”，与万有引力一样，没有实际施力物体，而是在地球旋转非惯性系里，为确保牛顿运动定律继续 “施展拳脚” 而虚拟出的惯性力；其产生根源是运动物体坚守惯性（保持相对于惯性系的运动方向）与地球自转（参考系自身旋转）之间的激烈冲突，并非物体遭受额外真实外力；从定量描述看，其数学表达式基于牛顿力学矢量分析，与物体质量、地球角速度、运动速度紧密相关，完美契合牛顿第二定律（F = ma）框架，是牛顿力学在旋转参考系中的巧妙 “变身” 应用。

三、正交碰撞理论中的宇宙膨胀力新视角

传统认知里，引力被视为宇宙中天体运动、物质聚集的关键主导力量。但在对宇宙加速膨胀现象的深入探索中，科学家们遭遇了棘手难题：按照引力特性，物质间引力应促使宇宙收缩，可天文观测却确凿显示宇宙正加速膨胀。为化解这一矛盾，暗物质、暗能量的设想应运而生。暗物质凭借引力效应维持星系结构，暗能量以负压产生排斥力抵消引力收缩，助力宇宙达成当前加速膨胀状态。

不过，正交碰撞理论却如一股创新 “清流”，打破传统思维定式。该理论大胆指出，引力或许只是人们观察到的表象，其本质很可能来自宇宙大爆炸后的新粒子膨胀力[1,2]。宇宙诞生于一场惊天动地的大爆炸，随后开启持续至今的加速度膨胀之旅。从正交碰撞理论视角剖析，宇宙中粒子加速度运动可精妙分解为径向加速度与法向加速度，分别对应径向膨胀力和法向向心力。地心引力，实则就是径向膨胀力的一种体现，而地球自转偏向力和绕转太阳的变速运动，则是法向向心力的重要组成部分。这意味着，地球自转偏向力可追溯至宇宙大爆炸后新粒子膨胀力的法向分量，它是宇宙初始大爆炸留下的 “古老印记”，见证着宇宙漫长演化历程。

在宇宙大爆炸后的 “洪荒时代”，新粒子如同充满活力的小精灵，处于加速度运动状态，且这种运动并非杂乱无章，而是有目标地分股前行。例如，有一股粒子朝着太阳中心加速奔去，相邻两股粒子则分别朝着地球中心和月球中心进发。在径向加速度与法向加速度的双重 “指挥” 下，这些粒子历经漫长岁月，逐渐凝聚形成太阳、地球、月球，以及它们独特的自转和公转运动[3]。在更为宏大的银河系尺度下，所有恒星、行星、卫星及小尺度天体，都在向着银河系中心加速迈进，这一切壮观景象的 “幕后推手”，正是宇宙大爆炸后粒子那有目标趋向的运动，而地球自转偏向力作为法向向心力一部分，在其中扮演着不可或缺的角色。

四、总结与展望

从历史上航海家对未知现象的懵懂察觉，到科里奥利、傅科等科学家的理论奠基与实验验证，人类对地球自转偏向力的认知逐步从模糊走向清晰。在牛顿力学体系里，它以惯性力的独特身份，巧妙协调了地球非惯性系中物体运动与牛顿定律的关系，展现出经典力学的逻辑自洽与强大解释力。

而正交碰撞理论的横空出世，从宇宙大爆炸这一宏大开篇切入，将地球自转偏向力与新粒子膨胀力的法向分量紧密相连，为我们理解这一熟悉又神秘的力提供了全新宇宙视角，揭示了其与宇宙演化的深刻渊源。地球上的旋转偏向力、太阳上的旋转偏向力和所有旋转天体上的旋转偏向力，它们都是物质自宇宙大爆炸后遗留的潜在能量。

展望未来，随着科学技术的突飞猛进，或许在不远的将来，更先进的观测设备能够捕捉到更细微的宇宙膨胀现象，高精度实验可验证正交碰撞理论中关于地转偏向力起源的更多细节，助力我们突破现有认知边界，构建更完备、更统一的宇宙理论体系。

参考文献

[1] Qian WH (2024) The Essence of Gravity Is the Expansion Tendency of the Universe after the Big Bang. J Mod Phys 15: 804-849.

[2] Qian WH (2025) Expanding Force in Astronomy and Updraft Force in Meteorology. J Mod Phys 16: 267-285.

[3] Qian WH (2023) On the Attribution of Mercury’s Perihelion Precession. J Applied Mathematics and Physics 11: 1359-1373.

来源: 钱维宏