自転とコリオリ力
コリオリの力というのは、地球の自転によって現れる見かけの力のひとつです。 台風が反時計回りに回転する原因としても有名な力です。 実は、台風の回転運動だけでなく、偏西風やジェット気流などの風向きなどもコリオリの力によって説明されます。 今回はコリオリの力について簡単に説明したいと思います。 目次 コリオリの力の発見 コリオリの力は、1835年にフランスの科学者 " ガスパール=ギュスターヴ・コリオリ " が導きました。 コリオリは、 仕事 や 運動のエネルギー の概念を提唱したことでも知られる有名な科学者です。 コリオリの力が発見された16年後に、フーコーの振り子の実験を行って地球の自転を証明しました。 ≫≫フーコーの振り子の実験とは?地球の自転を証明した非公認科学者 フーコーの振り子もコリオリの力を使って説明できるのですが、それまでコリオリの力にを利用して地球の自転を確認できるとは思われなかったようです。 また、フーコーの振り子とコリオリ力の関係性がはっきりするまで、少し時間もかかったようです。 コリオリの力とは?
- コリオリ力は何故高緯度になるほど、大きくなるのでしょうか？ -コリオ- 地球科学 | 教えて!goo
- コリオリの力: 慣性と見かけの力の基本からわかりやすく解説! 自転との関係は?｜高校生向け受験応援メディア「受験のミカタ」
コリオリ力は何故高緯度になるほど、大きくなるのでしょうか？ -コリオ- 地球科学 | 教えて!Goo
ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典 「コリオリの力」の解説 コリオリの力 コリオリのちから Coriolis force 回転座標系 において 運動 物体 にだけ働く見かけの力 (→ 慣性力) 。 G. コリオリ が 1828年に見出した。 角速度 ωの回転系では,速さ v で動く質量 m の物体に関し,コリオリの力は大きさ 2 m ω v sin θ で,方向は回転軸と速度ベクトルに垂直である。 θ は回転軸と速度ベクトルのなす角である。なめらかな回転板の上を転がる玉が外から見て直進するならば,板上に乗って見れば回転方向と逆回りに渦巻き運動する。これは板とともに回転する座標系ではコリオリの力が働くためである。地球は自転する回転座標系であるから,時速 250kmで緯度線に沿って西から東へ進む列車には重力の約1/1000の大きさで南へ斜め上向きのコリオリの力が働く。小規模の運動であればコリオリの力は小さいが,長時間にわたり積重なるとその効果が現れる。北半球では,台風の渦が上から見て反時計回りであり,どの大洋でも暖流が黒潮と同じ向きに回るのはコリオリの力の効果である (南半球では逆回り) 。 1815年 J. - B.
コリオリの力: 慣性と見かけの力の基本からわかりやすく解説! 自転との関係は?｜高校生向け受験応援メディア「受験のミカタ」
フーコーの振り子: 地球の自転の証拠として,振り子の振動面が地面に対して回転することが19世紀にフーコーにより示されました.振子の振動面が回転する原理は北極や南極では容易に理解できます.それは,北極と南極では地面が鉛直線のまわりに1日で 360°,それぞれ反時計と時計方向に回転し,静止系に固定された振動面はその逆方向へ同じ角速度で回転するように見えるからです.しかし,極以外の地点では地面が鉛直線のまわりにどのように回転するかは自明ではありません. 一般的な説明は,ある緯度線で地球に接する円錐を考え,その円錐を平面に展開すると,扇型の弧に対する中心角がその緯度の地面が1日で回転した角度になることです.よって図から,緯度 \(\varphi\) の地面の角速度 \(\omega^\prime\) と地球の自転の角速度 \(\omega\) の比は,弧の長さと円の全周との比ですので, \[ \omega^\prime = \omega\times(2\pi R\cos\varphi\div 2\pi R\cot\varphi) = \omega\sin\varphi. \] よって,振動面の回転速度は緯度が低いほど遅くなり,赤道では回転しないことになります. 角速度ベクトル: 物理学では回転の角速度をベクトルとして定義します.角速度ベクトル \(\vec \omega\) は大きさが \(\omega\) で,向きが右ねじの回転で進む方向に取ったベクトルです.1つの角速度ベクトルを成分に分解したり,幾つかの角速度ベクトルを合成することもでき,回転運動の記述に便利です.ここでは,地面の鉛直線のまわりの回転を角速度ベクトルを使用して考えます. 地球の自転の角速度ベクトル \(\vec \omega\) を,緯度 \(\varphi\) の地点 P の方向の成分 \(\vec \omega_1\) とそれに直角な成分 \(\vec \omega_2\) に分解します.すると,地点 P における水平面(地面)の回転の大きさは \(\omega_1\) で与えられるので,その大きさは図から, \omega_1 = \omega\sin\varphi, となり,円錐による方法と同じ結果が得られました.
見かけ上の力って? 電車の例で解説! 2. コリオリの力とは?