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コリオリの力

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その解析によると、『経線上の風向』で検索し当ブログに辿り着いた方がいらっしゃいました。
この方きっと、コリオリの力について調べたかったのだろうな、と思います。
確かに、ネット上で調べても、あまり良い説明が見当たらないんですよね。
(中には、明らかに間違った解説も見受けられます。それも少なくありません、、、。)
で、コリオリの力に関して私流の解説をしてみたいと思います。
参考になると嬉しいのですが。


地球上の空気は、気圧の高いところから、低いところへ向かって流れます。
低気圧の中心に向かって流れ込むわけです。
ただしその時、北半球では必ず反時計回りに、南半球では必ず時計回りに吹き込みます。
真っ直ぐには流れ込まず、必ず渦を巻くのです。
なぜでしょう?
下は、地球を真横から、正確には赤道面からながめた図です。

コリオリ0

ACやBDは経線、ABやCDは緯線です。
ここで、N(北極)、C、D を通る経線・緯線で囲まれた領域を、近似的に直角三角形と捉えます。
それが下図です。

コリオリ1

図中のLは低気圧の中心です。ACの中点に置きました。
AやCにある空気は、低気圧の中心であるLに向かって移動しようとします。
矢印AL、矢印CLは、その時AやCにかかる力を表しています。

ところが、AやCにかかる力はそれだけではありません。
地球は東に向かって自転しているので、AにもCにも東向きの力が同時にかかります。
ここからが、ポイントです。
AにもCにも東向きの力が加わるのですが、その大きさは異なるのです。
地球が、ある角度だけ自転したとします。
そして、低緯度にあるCは、Dまで移動しました。
この時、高緯度にあるAは、Bまで移動しますね。
(Nはまったく動かない!)
つまり、自転によって加えられる東向きの力は、Cで大きく、Aでは小さいのです。
これを表したのが、下図です。

コリオリ2

自転によってAにかかる力が、矢印AB、Cにかかる力が、矢印CDです。
ABとALの合力が、矢印AA'(赤)です。
CLとCDの合力が、矢印CC’(赤)です。

さて、自転によってLにあった低気圧が、L’まで移動しました。
そのとき、Aにあった空気はA'に、Cにあった空気はC’まで移動します。

ここまでは、地球上空に視点を固定して見てきました。
次に同じことを、視点をLの上空に固定して見てみます。
ちょうど、あなた自身が静止衛星の視点を持つのです。
それが下図です。

コリオリ3

Aから出発しても、Cから出発しても、Lに向かって進んだハズなのに、どちらも進行方向が右にずれましたね。
かくして、北半球の低気圧は反時計回りの渦を巻くわけです。

まるで、物体に右向きの力がかかったように見えます。
この右向きに働くように見える力を『コリオリの力』と言います。
そう見えるだけで、あるわけではありません。

回転座標系の研究をしたフランスの数学者、コリオリにちなんで、この名で呼ばれています。

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Author:緑虫
本名は麻生 隆。
理科教室を開設します。

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