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コリオリ力

1.コリオリ力とは

 北半球では、左回りの渦が生じます。台風の渦も北半球では左回り、南半球では右回りとなります。一般には、コリオリ力が働くからと説明されています。

2.コリオリ力は実在するか

コリオリ力







 円盤が左回りに回転している時、中心から外に向かいビー玉を転がすと、円盤を上から見ている観測者Aには、ビー玉は直進に見えるが、円盤と共に回る円周上の観測者Bには、ビー玉は左にそれて行くと見える。コリオリ力が働き、左にそれたと説明されています。

 では、円盤の円周上から中心に向かって、ビー玉を転がした場合はどうでしょうか。Aには直進に見えますが、Bにはやはり左にそれて行くと見えます。その動きで左回りの渦が出来るでしょうか。


3.コリオリ力で渦が生じるでしょうか

コリオリ力で渦が出来るか


 北緯45度に、半径1,000mの円形流体Cを想定してみます。中心に穴があり、流体は中心に向かって流れ込みます。最も赤道よりの円周上にある物質をDとします。逆に最も北極点よりに位置する物質をEとします。コリオリ力理論では、BにはEは左にそれて中心に流れ込むと見えます。

 一見左回りの渦になりそうですが、Dも左にそれて中心に流れ込むと見える為、左回りの渦とはなりません。

 コリオリ力理論では、ビー玉は円盤と共に回転しておらず、静止と想定されています。つまり流体Cは自転と共に回転しておらず、静止していると想定しています。

 しかし、地球上の流体は自転と共に回転しています。また、流体Cが静止しているのなら、DもEも真直ぐに中心に流れ込みます。自転の力は全く流体Cには影響を与えないので、左巻きの渦は生じません。


4.渦の出来る仕組み

渦の出来る仕組み


 どの様に考えるべきでしょうか。

 流体Cは、自転と共に回転しています。地球の地軸を中心とする円周上を、250m/秒の速度で左回り(地図で右方向)に移動しています。Dが中心に流れ込み半径1,000mから500mの位置に移動すると、半径が354m縮んだ円周上を回ることになります。

 速度は慣性により変わらず、その位置にある物質よりも速く回転する為、DはBから見て右に動きます。逆にEが500mの位置に来た時、元回っていた円周より半径354m大きい円周上を回ることとなり、その位置にある物質よりも遅く回転する為、Eは左に動きます。

 北極点よりの流体は左にずれながら、赤道よりの物質は右にずれながら中心に向かいます。従ってC全体として左回りの渦になります。


 これは見かけの力ではありません。現実に作用する力です。最初のわずかな左回りの動きが、どんどん加速して行きます。なぜなら、渦を巻いて中心に流れ込んだ方が速く流れ込むからです。

5.結論

 南半球では逆の事が言え、右回りとなります。