Вода на экваторе. Сила Кориолиса
Вода на экваторе. Сила Кориолиса
Опыты с водой на экваторе. В вебе размещено увлекательное видео — о том, как вода ведёт себя на экваторе, и как она ведёт себя, если чуток отступить в стороны — северного либо южного полюса. При сливе воды на экваторе она утекает без завихрений, а если отступить в сторону полюсов — появляются завихрения, причём в различные стороны.
Смотрите видео:
Комментирует к.х.н. О.В. Мосин
Сила Кориолиса, нареченная по имени французского ученого Гюстава Кориолиса, открывшего ее в 1833 г — одна из инерциальных сил, действующих в неинерциальной системе отсчета из-за вращения тела, проявляющаяся при движении в направлении под углом к оси вращения. Причина возникновения силы Кориолиса заключается в поворотном ускорении. В инерциальных системах отсчета в согласовании с законом инерции каждое тело движется по прямой и с неизменной скоростью. При равномерном движении тела повдоль некого вращающегося радиуса нужно ускорение, потому что чем далее тело от центра, тем должна быть больше касательная скорость вращения. Потому при рассмотрении вращающейся системы отсчёта, сила Кориолиса будет пробовать сдвинуть тело с данного радиуса. При всем этом, если вращение происходит по часовой стрелке, то двигающееся от центра вращения тело будет стремиться сойти с радиуса на лево. Если вращение происходит против часовой стрелки — то на право.
Рис. Появление силы Кориолиса
Итог деяния силы Кориолиса будет наибольшим при продольном перемещении объекта по отношению к вращению. На Земле это будет при движении по меридиану, при всем этом тело отклоняется на право при движении с севера на юг и на лево при движении с юга на север. Для этого явления имеются две предпосылки: 1-ая, вращение Земли на восток; и 2-ая — зависимость от географической широты тангенциальной скорости точки на поверхности Земли (эта скорость равна нулю на полюсах и добивается собственного наибольшего значения на экваторе).
Экспериментально сила Кориолиса, вызванная вращением Земли относительно собственной оси, может быть увидена при наблюдении за движением маятника Фуко. Не считая того, сила Кориолиса проявляется в глобальных природных процессах. Наша планетка крутится вокруг собственной оси, и все тела, которые передвигаются по её поверхности, испытывают воздействие этого вращения. На человека, идущего со скоростью примерно 5 км/ч, сила Кориолиса действует так некординально, что он её не замечает. Зато на огромные массы воды в реках либо воздушные потоки она оказывает существенное воздействие. В итоге в северном полушарии сила Кориолиса ориентирована на право от движения, потому правые берега рек в Северном полушарии более крутые, т. к. их подмывает вода под действием силы Кориолиса. В Южном полушарии всё происходит напротив и подмываются левые берега. Этот факт разъясняется совместным действием силы Кориолиса и силы трения, создающими вращательное движение масс воды вокруг оси русла, которое вызывает перенос вещества меж берегами. Сила Кориолиса несет ответственность также и за вращение циклонов и антициклонов – вихревых движений воздуха с низким и высочайшим давлениями в центре, передвигающимися по часовой стрелке в Северном и против часовой стрелки в Южном полушариях. Это происходит из-за того, что обусловленная вращением Земли сила Кориолиса в Северном полушарии приводит к повороту передвигающегося потока на право, а в Южном — на лево. Для циклонов типично оборотное направление ветров.
Очередное проявление силы Кориолиса заключается в изнашивании рельс в Северном и Южном полушариях. Если б рельсы могли быть безупречными, то при движении жд составов с севера на юг и с юга на север, под воздействием силы Кориолиса один рельс изнашивался бы посильнее, чем 2-ой. В северном полушарии больше изнашивается правый, а в южном левый.
Силу Кориолиса также нужно учесть при рассмотрении планетарных движений воды в океане. Она является предпосылкой появления гироскопических волн, в каких молекулы воды движутся по окружности.
И, в конце концов, при безупречных критериях сила Кориолиса определяет направление закручивания воды при сливе в раковине. Хотя по сути сила Кориолиса действует обратно в 2-ух полушариях, направление закручивания воды в сливной воронке только отчасти определяется этим эффектом. Дело в том, что вода длительное время идет по водопроводным трубам, при всем этом в потоке воды образуются невидимые течения, которые продолжают закручивать струю воды, когда она льется в раковину. Когда вода уходит в сливное отверстие также могут создаваться подобные течения. Конкретно они определяют направление движения воды в воронке, так как силы Кориолиса оказываются еще слабее этих течений. Таким макаром, в обыкновенной жизни направление закручивания воды в сливной воронке в северном и южном полушариях больше находится в зависимости от конфигурации канализационной системы, чем от деяния природных сил. Потому чтоб точно воспроизвести этот итог, нужно сделать безупречные условия. Экспериментаторы взяли совершенно симметричную раковину сферической формы, убрали канализационные трубы, позволив воде свободно проходить через сливное отверстие, оборудовали сливное отверстие автоматической заслонкой, которая раскрывалась только после того, как в воде успокаивались любые остаточные волнения,— и смогли зафиксировать эффект Кориолиса на практике.
К.х.н. О.В.Мосин