還記得半年前紅遍全網的《信條》么？當時幾乎所有的視線都集中在對時間的討論，已經對諾蘭大大電影感到陌生的小伙伴們可以戳這里復習一下~。今天我們把目光聚焦到不一樣的角度，為什么電影中時光倒流的情景，用風力發電機沿逆時針旋轉來表現呢？
電影《信條》中的海上風力發電機 （圖片來源：電影《信條》）
01震驚！早期風車竟然逆時針旋轉？
風力發電機的始祖是風車，而早期的風車作為一種手工制品，并沒有嚴格的設計規范，它同時存在順時針和逆時針兩種形式。在英國倫敦的郊區，你可以同時看到同時包含兩種旋轉類型的風車。除了旋轉方向不同，它們幾乎沒有任何差別。
逆時針旋轉的荷蘭風車（圖片來源：media.tenor.com）
令人驚訝的是，享譽全球的荷蘭風車作為風車的典型代表，絕大多數是逆時針旋轉的。最早從德國引進的荷蘭風車，在本土化過程中逐漸形成了自身的特色，由于年代久遠，風車逆時針旋轉的原因已不可考。一種說法是，荷蘭人不喜歡墨守成規，他們在葉片安裝過程中偷懶。風車安裝葉片時，需要將網格狀的扇葉釘在主桅桿上，有些風車還會在表面鋪上帆布。由于多數荷蘭人也慣用右手，從右向左把長釘楔入桅桿，最終導致風車沿著逆時針旋轉。隨著荷蘭風車的流行，這種旋轉方式也持續受到后來者的模仿和傳播，并延續至今。
02弟弟的勝利！風電機組開始順時針旋轉
在例如《某科學的超電磁炮》等動漫作品，及手機天氣預報插件的風速動畫中，會出現有逆時針旋轉的風力發電機，這其實是一個低級錯誤。但作為風車的“后浪”，絕大多數的風力發電機與早期風車截然相反，它們幾乎全都沿著順時針方向旋轉。這是為什么呢？
順時針旋轉的風力機（圖片來源：動漫《某科學的超電磁炮》截圖）
早在19世紀80年代，丹麥的風電產業剛剛萌芽，年輕的工程師喬納斯（Johannes）沿襲風車的旋轉方式，和一家風電公司合作，設計出了一款逆時針旋轉的風力機。無獨有偶，他的弟弟艾瑞克（Erik）不久之后也設計了一款風力機，在定稿之前，他向妻子詢問意見，妻子回答說，你哥哥的風力機是逆時針的，如果采用截然不同的方式，可以快速樹立起我們的形象，于是艾瑞克聽從了妻子的建議。
這款產品在市場上廣泛受到青睞，客戶也越來越多，成為了主流的風力發電機類型。丹麥政府為了保證民眾（視覺上）的舒適度，甚至規定所有的風力機必須遵循順時針旋轉的規則。最后，隨著風電葉片供應巨頭LM公司對丹麥風電公司的收購，“順時針”成為了主流。
順時針旋轉的風力機（實體）
03順時針or逆時針是怎么確定的
單純從物理學角度，順時針和逆時針并不會對風電機組的發電性能產生任何差異。在美國加州的阿爾塔蒙特山口附近，我們甚至還可以同時看到兩種旋轉方式的風力機，但這在視覺上會令人感到難受。其實，大多數人從未意識到的是我們更習慣看到順時針旋轉的物體。
為什么？很少有人會刻意在乎旋轉的方向，只是在長期日常生活中接觸到的旋轉物體大多采用順時針，逐漸成為了習慣。現代旋轉機械采用順時針的原因來源于時鐘，最古老的計時工具是日晷（gui）。北半球的日晷表盤上的影子沿順時針旋轉，而在南半球，影子則是沿逆時針旋轉的。也就是說，如果發明鐘表的是個巴西人，那么現在所有的鐘表都要沿逆時針旋轉，更多的機械也將逆時針旋轉。隨著時鐘的問世，毫無存在感的南半球人也不得不接受順時針，長此以往，地球人跨越了南北半球，默認形成了統一的順時針旋轉規則。然而，這個問題卻又引發了一個問題。
中世紀繪制的世界地圖（圖片來源：canterbury.ac.nz）
04旋轉效應？神秘的地轉偏向力
由于北半球的大陸板塊面積比南半球大得多，大部分人口也集中在北半球，身在北半球的我們不經意間會認為所有的地球都和自己是相似的，忽略了某些物理規律并不適用于南半球。其中，南北半球最重要的差異是由地轉偏向力（又稱科氏力）造成的，它不是實際存在的作用力，更確切地說，它是為了簡化地球自轉時力學問題而引入的一種效應。在我們眼中的地球是靜止的，但實際上它自轉會產生地轉偏向力，把運動的物體“甩”出去，但這個效果對運動速度慢的物體并不明顯，我們日常也難以覺察到。
南北半球上由于科式力導致的風向變化（圖片來源：rwu.pressbooks.pub）
任何宏觀運動的物體都會因地轉偏向力而受到不同程度上的影響，從而在我們的視角中產生了偏離。例如，北半球上河水會侵蝕右側河岸，而在南半球則會侵蝕左側河岸。北半球上的氣流向右偏轉形成逆時針的臺風，而在南半球則形成順時針的臺風（旋風）。當然，由于水流過小，南北半球的馬桶卻并不一定會沖出相反方向的漩渦。對于跨度范圍大的洲際導彈和飛機而言，地轉偏向力也是規劃航線時必須要考慮的因素。
臺風云圖 |（圖片來源：Pixabay）
對于采用順時針或逆時針的單個旋轉風力發電機而言，上游的風并不會使其發電功率產生差異。但一個風場通常有數十臺風力發電機，當后排的機組位于前方機組的尾流中時，其發電效率則被大打折扣。
產生這種情況的原因比較復雜，大型風力發電機處在大氣邊界層內，由于風剪切的作用，海拔高度方向上的風速存在差異，而風力機旋轉產生的攪拌將上層和下層大氣進行混合，進而產生一個不均勻的尾流區域。科學家通過數值模擬方法發現，在尾流向下游擴散過程中，地轉偏向力的差異會導致尾流產生兩種截然不同的變化，顯著改變大氣的流動特征，使得下游的風力發電機造成影響。南半球的風力發電機采用順時針旋轉，則會比逆時針發出的電量高出11.5%，同樣的道理，北半球逆時針旋轉的風力機可以發出更多的電。
風力機旋轉擾動周圍的大氣（圖片來源：energies）
寫在最后
為保證產品遵循一致性，相關的國際標準指出，風力機需要遵循順時針旋轉的規則，各個傳動部件，例如齒輪箱等也都是基于此進行設計。因此，為了提升發電量而去違背順時針的規則，需要面臨重重阻力。而在不遠的將來，北半球的風力機為了發出更多的電，也許會逐步采用逆時針旋轉，我們普通民眾隨之也要去適應這種視覺變化。
