W tym artykule zajmiemy efektem Coriolisa, zwanym też siłą Coriolisa. Zjawisko to występuje gdy dane ciało porusza się w obracającym się układzie odniesienia. Wyjaśnimy na czym polega to zjawisko, jakie są następstwa siły Coriolisa i jej przykłady.
● Efekt Coriolisa jest powodem odchylenia od linii prostej toru ruchu obiektu poruszającego się w układzie obracającym się – np. Ziemi.
● Ziemia obraca się z zachodu na wschód, dlatego też siła Coriolisa powoduje odchylenie się w kierunku wschodnim, gdy ciało porusza się w stronę biegunów, a w kierunku zachodnim, gdy ciało poruszające się po powierzchni Ziemi zmierza ku równikowi.
● Efekt Coriolisa występuje na obydwóch półkulach.
● Nazwę zawdzięcza francuskiemu inżynierowi i matematykowi Gaspardowi-Gustave Coriolisowi, który badał to zjawisko.
Co to jest siła/efekt Coriolisa?
Zgodnie z definicją, siła Coriolisa jest siłą bezwładności, która działa na ciało poruszające się w obracającym się układzie odniesienia. Przyczyną powstawania efektu Coriolisa jest np. ruch obrotowy Ziemi.
Siła Coriolisa uwarunkowana jest różnymi prędkościami liniowymi występującymi na różnych szerokościach geograficznych. I tak obiekty, które znajdują się na równiku, poruszają się wraz z Ziemią z prędkością, która wynosi 1670 km/h. Natomiast na biegunie jest to już 0 km/h. Kiedy dany obiekt zmieni swoją trajektorię i będzie poruszać się w stronę bieguna północnego, zacznie on odchylać się w prawo. Jest to spowodowane tym, że im dalej od równika, tym prędkość liniowa jest mniejsza. Wówczas obiekty takie w swoisty sposób wyprzedzają Ziemię w ruchu w kierunku wschodnim.
Kiedy odwrócimy sytuację i założymy, że dany obiekt porusza się swobodnie z bieguna północnego w stronę równika, wówczas będzie on podążał z obszarów od niższej prędkości liniowej do wyższej. Obrazując sytuację, obiekt nie będzie nadążał i pozostając w tyle, ulegnie odchyleniu w lewo.
Następstwa siły Coriolisa
Oddziałująca na naszą planetę siła Coriolisa ma mniejszy lub większy wpływ na każdy obiekt znajdujący się na powierzchni Ziemi. W zależności od półkuli, siła ta odchyla poruszające się swobodnie przedmioty w różne strony. Na półkuli północnej obiekty w ruchu odchylają się w prawo, natomiast na półkuli południowej – w lewo.
Ważną częścią definicji jest warunek poruszania się w sposób swobodny, ponieważ siła Coriolisa nie ma wpływu na obiekty nieruchome lub takie, które poruszają się po trasie wyznaczonej wzdłuż danego równoleżnika (równoległe do równika). Oznacza to, że efekt Coriolisa można odnotować w zmianie kierunków wiatru czy prądów morskich. Stałe wiatry, pasaty na półkuli północnej wieją z kierunku północno-wschodniego, co można zaobserwować na charakterystycznych schematach ukazujących występowanie tych wiatrów.
Podobnie prawe brzegi rzek na półkuli północnej są bardziej narażone na intensywniejsze procesy erozyjne niż te po lewej stronie biegu. Efekt Coriolisa jest brany pod uwagę przy obliczaniu torów lotu pocisków czy rakiet.
Siła Coriolisa – przykłady
Przykłady na istnienie siły Coriolisa można poznać samodzielnie poprzez prosty eksperyment kuchenny. Woda w zlewie będzie odchylała się za sprawą siły Coriolisa w prawo. Z uwagi na mały zbiornik i niewielką ilość płynu, efekt ten nie będzie spektakularny, jednak obserwowalny dla uważnego oka.
Podobne zjawisko można zaobserwować w ruchu pionowym w dół. Jeżeli zrzucony zostanie jakiś przedmiot, odchyli się on w na wschód – aby to zauważyć, konieczne jest zrzucenie obiektu z pewnej wysokości. Wówczas powtarzany jest także eksperyment dokonywany przez Galileusza. Upuszczał on z krzywej wieży w Pizie kamień i dzięki temu odkrył prawo bezwładności.
Efekt Coriolisa zobaczymy też obserwując Wahadło Foucaulta, w którym - w następstwie ruchu Ziemi - zmienia się płaszczyzna ruchu. Nazwano je tak na cześć Jeana Bernarda Léona Foucaulta, który pokazał je w 1851 roku w Paryskim Obserwatorium Astronomicznym. Dziś można oglądać je m.in. w Centrum Nauki Kopernik.
Źródła: 1. Persson A., How do we understand the Coriolis Force?, Bulletin of the American Meteorologic Society, 1998, pozyskano z: journals.ametsoc.org/view/journals/bams/79/7/1520-0477_1998_079_1373_hdwutc_2_0_co_2.xml 2. Geografia dla maturzysty. 3. Teraz matura geografia, Vademecum 2016. 4. Majhofer A., Edukacyjny folklor, Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, pozyskano z: dev.cen.uni.wroc.pl/annex/03pdf_pdf/03pdf_12_majchofer.pdf 5. rep.up.krakow.pl/xmlui/bitstream/handle/11716/4752/04--Sila-Coriolisa--Flis.pdf?sequence=1
Źródło: Geografia dla maturzysty
Źródło zdjęcia głównego: Shutterstock