Coriolis-ilmio

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Kaavamainen esitys coriolis-ilmiosta. Kappale joutuu ympyraradalle, mikali siihen vaikuttaa ainoastaan coriolis-voima (katso inertiavirtaus ).

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.

Ilmion vaikutukset maantieteellisesti

[ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]
Hurrikaani Isabel Bahaman itapuolella 15. syyskuuta 2003 .

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.

  1. Thornton & Marion:  Classical Dynamics of particles and systems, 5. painos . Thomson, 2004. ISBN 0-534-40896-6 .
  2. Example: Deflection of a Falling Object UCSD Physics 110B . Viitattu 8.3.2019.

Aiheesta muualla

[ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]