6.3: Сила Коріоліса

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Ефект Коріоліса - це інерційна сила, описана французьким математиком Густаве-Гаспаром Коріолісом. На підставі законів руху Ньютона Коріоліс визначив, що «маса, що рухається в обертовій системі, відчуває силу, що діє перпендикулярно напрямку руху і до осі обертання» ¹. Цей принцип робить видимий вплив на рух води в океанах і повітря і предметів в атмосфері.

Але для того, щоб зрозуміти вплив сил Коріоліса на циркуляцію атмосфери, ми повинні спочатку зрозуміти деякі основні фізичні приміщення. По-перше, Земля ширше навколо екватора порівняно з більш високими широтами і обертається із заходу на схід. Через ці факти ми можемо визначити, що поблизу екватора Земля обертається швидше в східному напрямку, ніж у більш високих широтах. Ці факти в поєднанні з першим законом Ньютона про те, що об'єкти в русі, як правило, залишаються в русі, пояснюють вплив на те, як об'єкти рухаються по всій атмосфері. Якщо ви повинні були запустити ракету з екватора на Північний полюс, початкова висока швидкість обертання на екваторі зберігається в системі і ракета несе цю початкову швидкість від обертання завдяки першому закону Ньютона. Це візуалізується як об'єкт, запущений в атмосферу, що рухається із заходу на схід, коли він запускається від екватора до полюса в північній півкулі. (Навпроти в південній півкулі). Трохи складніше зрозуміти об'єкти, що рухаються зі сходу на захід. Для того, щоб зрозуміти це, нам потрібно застосувати принцип доцентрового прискорення, який визначається як прискорення, необхідне для утримання об'єкта, що рухається по колу на певному радіусі ². В основному, якщо ви йдете швидше, ніж вам дозволено, ви збільшите свій радіус, а якщо ви сповільнитесь, ви зменшите свій радіус. Тож, коли об'єкти рухаються на схід у північній півкулі, вони хочуть виштовхнути у космос через їх підвищену швидкість щодо землі, але обмеження гравітації зупиняє її від руху назовні і замість цього рухає її на південь, щоб збільшити радіус. Об'єкти та повітря, що рухаються на захід, хочуть впасти до осі Землі, але стримуються поверхнею, і, таким чином, штовхаються на північ, де радіус циркуляції менший.

Тепер, коли ми розуміємо, як сила Коріоліса впливає на атмосферний рух, ми можемо застосувати її до наших знань інші атмосферні та океанічні явища. Кожен аспект циркуляції атмосфери від присутності струменевих потоків до клітин Хедлі до океанічних вигинів, свідчить про це явище і доводить, що сила Коріоліса, хоча і не неймовірно сильна, (10 мкм в секунду в квадраті) ² все ще відіграє важливу роль у русі води і повітря на земля. Один з найбільш екстремальних прикладів того, як Коріоліс впливає на погоду в ураганних системах. Центр низького тиску системи притягує повітря високого тиску з усіх боків. Через велику різницю в градієнті тиску швидкість повітря швидша, ніж зазвичай, але через ефект Коріоліса повітря незалежно від того, з якого напрямку воно прийшло, буде спрямовано вправо. Круговий рух повітря високого тиску навколо центру низького тиску створює око шторму, що свідчить про тропічний шторм або ураган. ³

1. «Сила Коріоліса | Фізика». Енциклопедія Британіка Онлайн. Енциклопедія Британіка, 18 липня 2013. Веб. 12 лютого 2015 р.

2. Домелен, Дейв Ван. «Ефект Коріоліса». Ефект Коріоліса. Н.п., 20 лютого 1996 р. Веб. 12 лютого 2015 р.

3. «Ефект Коріоліса». Ютуб. НОВА ПБС, 19 липня 2013 р. Веб. 12 лютого 2015 р.