Coriolis-ilmio
on fysikaalinen ilmio, joka havaitaan vapaasti liikkuvan kappaleen radan poikkeamana, kun tilannetta tarkastellaan pyorivasta
koordinaatistosta
. Coriolis-ilmio vaikuttaa muun muassa
merivirtoihin
ja ilmavirtauksiin aiheuttaen niiden pyorteisen liikkeen.
[1]
Ilmio voidaan ottaa huomioon lisaamalla kappaleen
liikeyhtaloon
coriolis-voimaksi
kutsuttu tasapainottava
naennaisvoima
. Naennaisvoima viittaa siihen, etta kappaleeseen ei varsinaisesti vaikuta mikaan fysikaalinen voima, vaan kappaleen radan kaareutuvuus johtuu siita, etta koordinaatisto on kiihtyvassa liikkeessa (pyorii).
Esimerkiksi maapallon pintaan kiinnitetty koordinaatisto pyorii akselinsa ympari, ja siksi coriolis-ilmio havaitaan maapallon pinnalla tarpeeksi pitkaan ja nopeasti tapahtuvissa liikkeissa. Mikali tarkastellaan vain Maan pinnan suuntaisia liikkeita, ilmio ilmenee voimakkaimmillaan napa-alueilla, mutta paivantasaajalla ei lainkaan. Erityisesti siita puhutaan
meteorologiassa
ja
ballistiikassa
.
Nimensa ilmio on saanut ranskalaisen
Gaspard-Gustave Corioliksen
mukaan, joka julkaisi asiasta artikkelin vuonna 1835, vaikka ilmion kuvaukseen liittyva matematiikka ilmeni jo
Pierre-Simon Laplacen
vuorovesiyhtaloissa vuonna 1778.
Coriolis-ilmiota tutkivat maantiede, fysiikka ja matematiikka.
Jos Coriolis-ilmio halutaan esittaa voimana, sen yhtalo voidaan kirjoittaa
- ,
jolloin taman naennaisvoiman aiheuttama kiihtyvyys on
Tassa nuoli suureen paalla kertoo sen olevan
vektori
(suure, jolla on suunta).
on coriolis-voima,
m
kappaleen
massa
,
nopeus
pyorivan pinnan suhteen,
vektorien ristitulo
ja
on pyorivan pinnan (esimerkiksi maapallon) pyorimis- eli
kulmanopeus
.
Etumerkit ovat tarkeita, silla ne selittavat miksi coriolis vaantaa pohjoisella pallonpuoliskolla liikkuvia kappaleita kuten tykinkuulia oikealle, etelaisella taas vasemmalle, ja miksi matalapaineet pyorivat Suomessa vastapaivaan ja Australiassa myotapaivaan. (Tykinkuulaan coriolis vaikuttaa yksin; matalapaineessa on kyse voimien tasapainosta.) Coriolis-kiihtyvyys on siten kohtisuorassa seka kappaleen nopeutta etta pyorimisakselia vastaan.
Coriolis-ilmio vaikuttaa maapallolla suuren mittakaavan liikkeisiin, kuten
merivirtoihin
ja ilmavirtauksiin. Usein kuulee sanottavan, etta coriolis-ilmio ”pakottaa”
matalapaineen
pyorimaan pohjoisella pallonpuoliskolla vastapaivaan. Tarkalleen ottaen pohjoisessakin voi kylla syntya myotapaivaan pyorivia matalapaineita, mutta niissa eivat
paine-erovoima
,
kitka
ja coriolis-ilmio koskaan paase tasapainoon, vaan kitka heikentaa tuulta, kunnes paine-erovoima tasoittaa paine-eron ja matalapaine kuolee pois. Sama selitys patee siihenkin, miksi
trooppinen hirmumyrsky
ei voi syntya tasmalleen paivantasaajalla eika ylittaa paivantasaajaa.
Jos kappaleen liike on Maan pyorimisakselin suuntainen, Maan pyorimisesta aiheutuva coriolis-kiihtyvyys on nolla. Taman vuoksi ilmio ei vaikuta navoilla pystysuoraan liikkeseen eika paivantasaajalla pohjois?etelasuuntaiseen liikkeeseen.
Ristitulon
mukaisesti Coriolis-voima vaikuttaa paivantasaajalla ita-lansisuuntaiseen liikkeeseen pystysuuntaisesti. Ilmion vuoksi ei putoava kappale osu maahan suoraan lahtokohtansa alle vaan hieman siita itaan, paitsi navoilla
[2]
, mutta tasta aiheutuva poikkeama on haviavan vahainen, ellei kappale putoa erittain korkealta.
Maan pyorimisesta aiheutuva coriolis-ilmio voidaan todeta myos
Foucault’n heilurin
avulla.