当你拔掉浴缸的拴子放掉洗澡水时，看着排水口的水流转阿转阿的……有多少人试过用手去强制逼水流漩涡往反方向旋转…（有的请举手）？但是常常漩涡方向改变后没多久，它又改回原本的方向了。这时大部分的人甚至学校老师都会跟你说：「造成漩涡的这个现象的主因是科氏力，在南半球的话就会发现漩涡的方向和北半球相反噢！」。
最近网络上更流传着一则在赤道国家拍的短片，影片中有三个水盆，一个放在北半球边、一个放在南半球边，然后非常犯贱的，最后一个当然在放在赤道上。三个盆子中间都有一个排水孔，装满水后他们在水面上放一朵小花，以便在放水时看出水流的方向。

https://ca.news.yahoo.com/video/water-rotation-two-hemispheres-equator-182812693.html

影片中的结果是在北半球时水会以顺时钟的方向流出，南半球会以逆时钟的方向流出，在赤道时完全没有漩涡产生的直直流出！这影片到底是真是假？真的有这么神奇差个几公尺就会有如此奇妙的现象？在破解这个现象之前，我们得先了解到底什么是科氏力。

科氏力 Coriolis Effect

科氏力所造成的现象可以用这段影片来示意：

https://www.youtube.com/watch?v=dt_XJp77-mk

影片中的两个人在旋转平台静止的时候都可以互相把球直直的传到对面的人手中，但是当平台开始旋转时，一样是把球瞄准对面的人直直丢出，球却会以一个拋物线的方式往旁偏，此现象就是科氏力所造成的问题。

这一切都跟观察者的相对角度有关。当我们站在一个绝对旁观的立场来看的时候，可以看出被丢出的球或任何东西其实都是依它原来的路径前进，这正是古典物理学中牛顿的第一定律所说的：动者恒动，静者恒静，在没有外力的干扰下物体会照原来的运动方式继续运动，在被丢出去的球这个例子中，球应该继续直线前进才对（先不管受地心引力影响往下掉的部份）。

那为什么我们会觉得直直抛出去的球正在以拋物线的方式往旁边偏呢？那是因为我们没站在旁观者的立场，我们站在当事者的立场观察而且这个观察视角正是一个旋转的观察平台，我们觉得自己没有在动，是球改变了方向，但是事实是球没有在改变方向，只是我们自己在动。这就是科氏力的基本概念。

这个现象在1835年被法国科学家Gaspard-Gustave Coriolis 第一次以数学和物理的公式来解释[1]，因此后来就把此现象称作Coriolis Effect（科氏力现象）。与科氏力有关的公式[2]比较复杂所以在这里就先不多做说明了。

生活中的科氏力

我们的生活为什么会跟科氏力有分不开的关系正是因为我们活在地球上，地球以一天一圈的速率不停地旋转着，我们不会觉得自己头昏眼花而且走路都能直直走，一则是因为我们已经习惯在这个第一人称的观察者视角里生活，另一则是因为我们的活动都是在非常小的范围内，不足以被科氏力影响。

当你要传球给一垒手时，先假设你的球很准技术很好而且当时并没有台风，为什么球会直直的进到垒手的手套里而没因为地球旋转造成暴传？正是因为那个距离相对于地球的直径以及旋转速率实在太微不足道，造成的偏差效果远远在感官观察的到的范围之下。但是如果今天北韩政府决定向世界开战并用超长程洲际飞弹射往美国白宫的话，假设他们缺乏会精确计算科氏力的工程师，只是拿着一张地图以及指南针对准白宫的方向发射，这个飞弹的落点会偏的非常非常远。关于地图和方位请另外请参照〈麦卡托投影〉



另一个生活常见的例子就是台风以及飓风，台风其实就是一个低气压中心，空气就和水一样，都会从高压处流往低压处，但是此时空气并不是以直线的方式流向低气压中心，而是受到科氏力的影响而产生了偏转，在北半球的台风或飓风会产生逆时钟旋转的气旋，在南半球则会产生顺时钟旋转的气旋。有趣的是，在赤道附近科氏力非常微弱（在纬度南北五度以内的科氏力都非常微弱），即使有低气压也很难形成气旋，没有气旋就无法产生台风，所以这也是为何赤道附近几乎没有台风或飓风的一个原因[3]。



所以科氏力到底能不能影响马桶水流？

答案是否定的，因为科氏力与地球旋转的速率有关，而这个力量其实是很微弱的。因为地球的旋转速率大约是每天一圈（每圈/86400秒），你的浴缸或是马桶里面的水可能一秒就转好几圈了，在旋转的角速率上有了上千甚至上万倍的差距，因此今天要是有人无聊到把同样的马桶从北半球搬到南半球，他会很失望的发现水流的结果是一样的。

所以到底是什么在决定水流旋转的方向？事实是有太多因素能影响了，最大的两个因素就是浴缸或马桶的结构，只要有任何的不对称或些微的表面不平均就可以造成水流的方向改变。即使容器表面可以做到完完全全对称毫无瑕疵，任何一点点在漏水之前的余留水流或水波都能改变水流旋转的方向（你不小心吹了一口气也会影响水波）[4]。

所以简单来说日常生活能观察的到的水流旋转方向都不是因为南北半球差异所造成的啦，一开头的影片最有可能的解释就是这几个水盆本来的设计就不太平均，今天如果把放在南北半球的两个水盆交换位置摆放可能也不会改变水流的结果噢。

参考数据：

1. G-G Coriolis (1835). “Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps". J. de l’Ecole royale polytechnique 15: 144–154.
2. Hestenes, David (1990). New Foundations for Classical Mechanics. The Netherlands: Kluwer Academic Publishers. p. 312.
3. John M. Wallace and Peter V. Hobbs (1977). Atmospheric Science: An Introductory Survey. Academic Press, Inc. pp. 368–371.
4. Y. A. Stepanyants and G. H. Yeoh (2008). “Stationary bathtub vortices and a critical regime of liquid discharge". Journal of Fluid Mechanics 604 (1): 77–98.
5. “Coriolis Effect"
6. Everyday Mysteries
7. Getting Around The Coriolis Force