coriolisvoima


coriolisvoima

Selite Kappaleiden Newtonin lakien mukaiset liikkeet ovat yksinkertaisia vain koordinaatistoissa, jotka eivät ole kiihtyvässä liikkeessä. Nopeus on vektorisuure, jolla on tietty suuruus ja suunta. Fysiikassa kiihtyvyys tarkoittaa nopeusvektorin mitä tahansa muutosta. Liike on siten kiihtyvää, vaikka kappaleen vauhti eli nopeusvektorin pituus pysyisikin samana, jos sen suunta muuttuu. Maapallon pyörimisen vuoksi kaikkien maapallon pinnalla olevien kappaleiden liikkeen suunta muuttuu jatkuvasti, joten niiden liike on kiihtyvää.

Pyörivässä systeemissä näyttää esiintyvän voimia, jotka mutkistavat kappaleiden liikkeitä. Tunnetuin tällainen näennäisvoima on keskipakoisvoima. Toinen on coriolisvoima, jolla on huomattava vaikutus ilmakehän liikkeisiin. Coriolisvoiman vaikutuksen esitti 1835 ranskalainen insinööri ja matemaatikko Gustave-Gaspard Coriolis (1792-1843).

Tarkastellaan esimerkkinä rakettia, joka ammutaan Kiirunasta kohti pohjoisnapaa. Pohjoiseen suuntautuvan liikkeen (musta nuoli) lisäksi raketti liikkuu myös itään (punainen nuoli) samalla nopeudella kuin laukaisupaikka. Kiirunan leveydellä maanpinnan nopeus on 174 m/s eli lähes 630 km/h. Huippuvuorten seuduilla, leveydellä 80°, maan nopeus on enää 81 m/s (290 km/h). Raketilla on siis suurempi nopeus itäänpäin kuin maapallolla, joten sen rata kaartuu itään. Lentorata näyttää siltä kuin rakettiin kohdistuisi nopeusvektoria vastaan kohtisuora sivullepäin vaikuttava voima. Maan pohjoisella pallonpuoliskolla liike kaartuu tämän voiman vuoksi oikealle. Eteläisellä pallonpuoliskolla tilanne on päinvastainen, ja liike kaartuu vasemmalle.

Coriolisvoiman suuruus riippuu kappaleen liikenopeudesta ja leveyspiiristä. Se on suurimmillaan navoilla ja häviää päiväntasaajalla. Suomessa coriolisvoima on noin 0.0001 s^-1. Tämä tarkoittaa sitä, että Suomessa 100 km/h = 28 m/s liikkuva kappale kaartaa oikealle kiihtyvyydellä 0.0001 × 28 m/s²=2.8 mm/s². Vakuutusyhtiölle on siten aivan turha selitellä, että auto kaartoi ojaan coriolisvoiman vuoksi.

Tilannetta on hieman vaikeampi hahmottaa, jos raketti liikkuu johonkin mielivaltaiseen suuntaan. Kun avuksi otetaan hieman matematiikkaa, voidaan kuitenkin osoittaa, että pohjoisella pallonpuoliskolla liike kiertyy coriolisvoiman vaikutuksesta aina myötäpäivään. Päiväntasaajan eteläpuolella kiertosuunta on vastapäivään.

Usein on esitetty, että pesualtaasta poistuvan veden pyörimisestä voisi päätellä, ollaanko eteläisellä vai pohjoisella pallonpuoliskolla. Teoriassa näin on, mutta käytännössä menetelmä ei toimi, koska monenlaiset häiriöt vaikuttavat virtaukseen paljon enemmän kuin heikko coriolisvoima. Esimerkiksi altaan tulpan avaaminen aiheuttaa helposti pyörteitä, joiden vaikutusta coriolisvoima ei riitä kumoamaan. Coriolisvoima tulee selvästi näkyviin vasta ilmiöissä, jotka ulottuvat satojen kilometrien alueelle ja kestävät useita tunteja.

Erikieliset vastineet

Coriolis force

englanti (English)

Käytetyt lähteet

Zubenelgenubi

Alaviitteet

Lähdeviittaus tähän sivuun:
Tieteen termipankki 18.12.2024: Tähtitiede:coriolisvoima. (Tarkka osoite: https://tieteentermipankki.fi/wiki/Tähtitiede:coriolisvoima.)

Siirry tarkastelemaan sivun muokkaushistoriaa →