Koriolisforto

Moviĝantaj objektoj en turniĝantaj sistemoj deturniĝas en vidado de kunmoviĝanta observulo. En la sistemo ĉi tiu deturno ŝajnas kiel forto, la Koriolis-forto, nomita laŭ Gaspard Gustave de Coriolis.

En la inercia referenckadro (supra parto de la bildo), la nigra pilko moviĝas laŭ rekto. Tamen la observanto (ruĝa punkto), kiu staras en la turniĝanta / ne-inercia referenca kadro (malsupra parto de la bildo), vidas la objekton kiel sekvi kurban vojon pro la Koriolisforto kaj centrifugaj fortoj agantaj en ĉi tiu kadro.

Efiko de la koriolisforto je ega venta sistemo, tie la uragano Isabel

La Koriolisforto estas tiel-nomita ŝajnforto, ĉar ĝi ne ekzistas en statika sistemo. Tie ĉiuj movoj sen fortoj estas rektliniaj. Koriolisforto aperas nur en rotaciantaj sistemoj. Ĝi reprezentas akcelon ortan al la direkto de la movo, kiu faras, ke ĉiuj senfortaj movoj ŝajnas fleksitaj observate de rotaciaj sistemoj. Eble Koriolis-efiko estus pli bona priskribo, ĉar ĝi ne koncernas veran forton.

La Koriolisforto aperas aldone al la centrifuga forto. Ĝi estas nur ekzistanta apud objektoj moviĝantaj rilate al la (rotacia) sistemo. La centrifuga forto estas la statika (t.e. sole loko-dependa) komponanto, la koriolisforto la dinamika (rapido-dependa) komponanto de la rezultanta ŝajnforto.

La koriolisforto estas ankaŭ parto de la "geostrofio", respektive la geostrofia ekvilibro, de la atmosfero aŭ de la oceanoj.

Kalkulo

La koriolisforto estas orta al la rotacia akso de la sistemo kaj orta al la direkto de la moviĝo. Ĝia grandeco estas

$F_{C}=2mv\cdot \omega \cdot \sin \theta$

ĉe kio $\sin \theta$ estas la sinuso de la angulo $\theta$ inter la moviĝdirekto kaj la akso, $v$ la grandeco de la rapido, $\omega$ la angula frekvenco de la rotacio, kaj $m$ la maso de la moviĝanta objekto.

Se la objekto foriras de la rotacia akso, tiam la koriolisforto efikas kontraŭ la rotacia direkto; se la objekto proksimiĝas, ĝi efikas en rotacia direkto.

Priskribo kiel vektora produto

Se oni uzas vektorojn por la rapido ${\vec {v}}$ (kontraŭ la sistemo) kaj la angula rapido ${\vec {\omega }}$ (de la rotacianta| sistemo), la koriolisforto ${\vec {F}}_{C}$ povas skribiĝi tiel:

${\vec {F}}_{C}=2m({\vec {v}}\times {\vec {\omega }})\ ,$

kie X simbolas vektoran produton.

Geofizikaj aplikoj

Pri depresioj en la norda duonglobo, la koriolisfortoj turnigas la ventojn maldekstrumen

La koriloisforto permesas la klarigon pri multaj fenomenoj sur la surfaco de la Tero. Efektive, la Tero rotacias ĉirkaŭ sia akso, kaj ĉi tiu movado generas koriolisforton sur la korpojn moviĝantajn sur ĝia surfaco. Por kalkuli ĝuste koriolisforton necesas uzi la daŭron de la sidera tago ${T_{sidera}}$, kiu respondas al 23 horoj 56 minutoj 4,09 sekundoj. De ĉi tio oni derivas la angulan rapidon ${\vec {\Omega _{T}}}$ ($={\vec {\omega }}$ de la supra formulo) de la rotacia Tero:

$|{\vec {\Omega _{T}}}|={\frac {2\pi }{T_{sidera}}}=7,2921.10^{-5}rad.s^{-1}\ \ .$

Ekzemploj de la Koriolisforto sur Tero estas la movoj de aeraj masoj kaj ciklonoj, la devio de la trajektorio de longdistancaj pafaĵoj (Vd Pariz-kanonojn), la ŝanĝo de la movadebeno de pendolo kiel montrita de Foucault en lia pariza elprovo de pendolo de Foucault en 1851, tiel kiel la eta devio eosten de libere falantaj korpoj submetitaj al la efiko de gravito.

Uzante la difinon de la koriolisforto en rotacianta referenckadro, videblas ke ĉi-lasta pliiĝas kiam la rapido akirita per la premgradiento pliiĝas sed en la perpendikulara direkto. Tio donas devion de la trajektorio dekstren en la norda hemisfero (maldekstre en la suda) de moviĝanta aĵo. Tiel, aercirkulado estos maldekstrume ĉirkaŭ depresio kaj dekstrume ĉirkaŭ kontraŭciklono en norda hemisfero.

Diagramo, kiu montras kiel ventoj estas deviigataj por doni kontraŭhorloĝdirektan cirkuladon en la norda hemisfero ĉirkaŭ depresio.
La forto de premgradiento estas blue,
la koriolisforto ruĝe kaj la movo nigre.

Vidu ankaŭ

• Anticiklono
• Ciklono
• Marfluo
• Vento