Сила коріолісу

Сила коріолісу


На навколонаукових форумах з дивовижною періодичністю розгораються неабиякі дебати про те, що ж таке сила Коріоліса і які її видимі прояви. Незважаючи на поважний вік відкриття - явище було описано ще в 1833 році - деякі люди іноді плутаються у висновках. Наприклад, оскільки найчастіше сила Коріоліса пов'язується з явищами в океанах і атмосфері, то на просторах Інтернету можна зустріти твердження, згідно з яким підмив берегів річок Північної півкулі відбувається з правого боку, а в Південній розмиваюча дія води виявляється переважно на ліві береги. Одні стверджують, що дане явище створює сила Коріоліса. Їх опоненти пояснюють все інакше: через обертання планети тверда поверхня зміщується трохи швидше (менш інерційна), ніж маса води і через цю різницю відбуваємося підмив. Хоча в якійсь частині процесів, які відбуваються в океані, дійсно, «винна» сила Коріоліса. Складність у визначенні її з комплексу інших впливів. Коріолісовий прояв, як і сила гравітаційної взаємодії, потенційно.


Давайте визначимося, що ж це за сила і чому становить такий інтерес. Оскільки нашу планету можна вважати неінерційною системою (рухається і обертається), то будь-який процес, розглянутий щодо її, повинен враховувати інерцію. Зазвичай для пояснення цього використовують особливий маятник довжиною понад 50 м і масою в десятки кілограм. Крім того, відносно нерухомого спостерігача, що стоїть на підлозі, площина, в якій маятник гойдається, обертається по кола. Якщо значення швидкості обертання планети виявиться вищим, ніж період коливань маятника, то його умовна площина буде зміщуватися в бік Північної півкулі, обертаючись у зворотний, відносно ходу годин, бік. Вірно і протилежне: підвищення періоду вище, ніж швидкість обертання Землі, призведе до зміщення в напрямку ходу годинникових стрілок. Так відбувається через те, що обертання планети створює в системі маятника поворотне прискорення, вектор якого зміщує площину качання.

Для пояснення, можна скористатися прикладом з життя. Напевно, кожен, будучи дитиною, катався на каруселі, що представляє собою обертається з якоюсь кутовою швидкістю великий диск. Уявімо собі дві точки на такому диску: одна поблизу центральної осі (А), а друга - на ближньому до краю радіусі (Б). Якщо людина, яка перебуває в точці А, вирішить переміститися в точку Б, то, на перший погляд, найбільш оптимальною траєкторією руху буде пряма лінія А-Б, фактично, що є радіусом диска. Але з кожним кроком людини точка Б зміщується, оскільки диск продовжує обертатися. В результаті, якщо продовжувати рухатися вздовж наміченої лінії-радіусу, то при досягненні радіусу точки Б, її там вже не виявиться через зміщення. Якщо ж людина буде коригувати свій шлях відповідно до дійсного положення Б, то траєкторія являє собою криву лінію, хвилю, вершина якої буде спрямована проти напрямку обертання. Однак існує спосіб пройти від А до Б по прямій лінії: для цього потрібно збільшити швидкість пересування, повідомивши тілу (людині) прискорення. Зі збільшенням відстані А-Б для збереження прямолінійного руху необхідно все більший імпульс швидкості. Відмінність описуваної сили від відцентрової в тому, що напрямок останньої збігається з радіусом на обертовому кола.

Отже, на переміщення по об'єкту, що обертається, чинить дію сила Коріоліса. Формула її така:

F = 2*v*m*cosFi,

де m - маса тіла, що рухається; v - швидкість переміщення; cosFi - величина, що враховує кут між напрямком руху і віссю обертання.

Або, у векторній виставі:

F = - m*a,

де а - прискорення коріолісу. Знак «-» виникає тому, що сила з боку рухомого тіла протилежна спрямованості.