コリオリ効果とは

Mr_Wilke /ゲッティイメージズ

コリオリ効果 (コリオリ力とも呼ばれる) は、地球の表面に対して直線的な経路で移動するオブジェクト (飛行機、風、ミサイル、海流など) の見かけのたわみを指します。その強さは、地球の自転速度に比例します。 緯度 .たとえば、北に向かって一直線に飛んでいる飛行機は、下の地面から見ると曲がった経路をたどるように見えます。

この効果は、1835 年にフランスの科学者で数学者である Gaspard-Gustave de Coriolis によって最初に説明されました。コリオリは、彼が観察している力がより大きなシステムでも役割を果たしていることに気付いたとき、水車の運動エネルギーを研究していました。

重要ポイント: コリオリ効果

• コリオリ効果は、直線経路を移動する物体を移動する座標系から見たときに発生します。参照の移動フレームにより、オブジェクトが曲線パスに沿って移動しているかのように見えます。

• コリオリ効果は、赤道から極に向かって遠ざかるにつれて、より極端になります。

• 風と海流は、コリオリ効果の影響を強く受けます。

コリオリ効果: 定義

コリオリ効果は「見かけの」効果であり、回転する座標系によって生じる錯覚です。このタイプの効果は、架空の力または慣性力としても知られています。コリオリ効果は、直線経路に沿って移動する物体を、固定されていない座標系から見たときに発生します。通常、この移動する参照フレームは、固定速度で回転する地球です。まっすぐな経路をたどっている空中の物体を見ると、地球の自転のために、物体はその進路を失って見えます。オブジェクトは実際にはコースから外れていません。地球がその下で回転しているため、そうしているように見えるだけです。

コリオリ効果の原因

コリオリ効果の主な原因は地球の自転です。地球が自転軸を中心に反時計回りに自転しているため、地表から遠く離れた場所を飛んだり流れたりするものはすべてそらされます。これは、何かが地球の表面上を自由に移動すると、地球がその物体の下をより速い速度で東に移動するために発生します。

緯度が上がるにつれて、 地球の自転速度 減少すると、コリオリ効果が増加します。赤道自体に沿って飛行するパイロットは、明らかな偏向なしに赤道に沿って飛行を続けることができます。ただし、赤道の少し北または南では、パイロットは方向転換します。パイロットの飛行機が極に近づくと、可能な限り最大のたわみが発生します。

たわみの緯度変動の別の例は、 ハリケーンの形成 .これらの嵐は、十分なコリオリ回転がないため、赤道から 5 度以内では形成されません。さらに北に移動すると、熱帯性暴風雨が回転して強まり、ハリケーンを形成する可能性があります。

地球の自転と緯度の速度に加えて、物体自体の移動が速ければ速いほど、たわみが大きくなります。

コリオリ効果によるたわみの方向は、地球上の物体の位置によって異なります。北半球では物体は右に曲がり、南半球では左に曲がります。

コリオリ効果の影響

地理的観点から見たコリオリ効果の最も重要な影響のいくつかは、海の風と海流の偏向です。飛行機やミサイルなどの人工物にも大きな影響があります。

風への影響に関して言えば、空気が地球の表面から上昇するにつれて、空気が地球のさまざまな種類の地形を横切って移動する必要がなくなるため、抵抗が少なくなるため、表面上の速度が増加します。物体の速度が上がるとコリオリ効果が大きくなるため、空気の流れが大きく変わります。

北半球では、これらの風は右にらせん状に巻き、南半球では左にらせん状に巻きます。これにより、通常、亜熱帯地域から極に移動する西風が発生します。

電流は 風の動き 海の水域全体で、コリオリ効果は海流の動きにも影響を与えます。大洋の最大の海流の多くは、循環と呼ばれる温暖で高圧の領域を循環しています。コリオリ効果は、これらの渦巻きにらせん状のパターンを作成します。

最後に、コリオリ効果は人工物にとっても重要であり、特に地球上を長距離移動する場合に重要です。たとえば、カリフォルニア州サンフランシスコを出発し、ニューヨーク市に向かうフライトを考えてみましょう。地球が自転していなければ、コリオリ効果はなく、パイロットは東にまっすぐ飛ぶことができます。ただし、コリオリ効果により、パイロットは飛行機の下の地球の動きを常に修正する必要があります。この修正がなければ、飛行機は米国南部のどこかに着陸することになります。