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2014 09 00:00:00

巨大な「渦」とコリオリの力


だいぶ前の3月に、このブログを一時休止させていただきますなどとと書きましたが、書きたいものがあるかぎりは細々とでも続いていく感じなので、「休止」はいったん取り消しとさせていただきます。

ところでこの写真、あちこちで話題になっていますが・・・


台風8号
国際宇宙ステーションから撮影した沖縄近海の台風8号(NASA提供)の渦。

台風による被害を受けた方には申し訳ないと思うのですが、上のような台風の渦がなんで反時計回り(左回り)なのか知りたくて、ちょっと調べてみました。

日本を襲うような北半球の台風が反時計回りなのは、「コリオリの力」というものの働いているせいなのだそうです。

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 コリオリの力とは
                                       Corioliskraftanimation.gif

左回りに回転する円盤の中心から等速度運動をする玉(上図)は、円盤上からは進行方向に対し右向きの力で曲げられたように見える。

コリオリの力とは、回転座標系上で移動した際に、移動方向と垂直な方向に移動速度に比例した大きさで受ける慣性力の一種であり、コリオリ力、転向力(てんこうりょく)ともいう。

1835年にフランスの科学者ガスパール=ギュスターヴ・コリオリが導いた。

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地球の自転によるコリオリの力

地球は東向きに自転している。そのため、低緯度の地点(赤道の近く)から高緯度の地(極点の近く)に向かって運動している物体には東向き、逆に高緯度の地点(極点の近く)から低緯度の地点(赤道の近く)に向かって運動している物体には西向きの力が働く。

coriolis.jpg

北半球では右向き、南半球では左向きの力が働くとも言える。

一つの例として極軌道の人工衛星を想像されたい。北極点上空から日本上空へ向かおうとする人工衛星は直進するが、地球は自転しているため、地上にいる観測者には、衛星がアジア大陸方面へ逸れていくように見えるのである。

台風が北半球で反時計回りの渦を巻くのは、風が低気圧中心に向かって進む際にコリオリの力を受け、中心から右にずれた地点に到達するためである

また、大気だけでなく、海流の運動もコリオリの力の影響を受けている。

北半球で真北に撃った砲弾が、標的よりもわずかに東(右)にずれることは昔から知られていることである。このように、大砲やロケット、1000m近い長距離での狙撃などの軌道計算はコリオリの力での補正が必要である。

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では次に、なぜ台風の中心に向かう風が進行方向から右にそれると反時計回りになるのか・・・? 
(http://s.webry.info/sp/jack8.at.webry.info/201205/article_2.htmlより)


球体である地球が自転しているので、たとえば、地球上の2つの同じ物体が違う位置に静止していたとしても、赤道上にある物体の方が、極地にある物体の方よりも、地球の自転方向に大きな速度で運動をしています。

極地は回転直径は小さく、赤道では同じ回転でも、直径が大きいので、そこは局地より早い速度で回転しています。

            133699954652613220512_imagesCAPVIUVM.jpg
            コリオリの力は高緯度が遅く、赤道方面の低緯度ほど速い。


         133699950957513220121_20101022_684026.jpg
      北半球ではコリオリの力は、右へ右へと作用するので、台風は反時計回りになる。


上空にある大気は地球の自転に引きずられて、同様に回転しています。この「コリオリの力」は、北半球では自転の方向に対して右向きに働きます。

台風の渦が反時計回りになるのは、風が台風の中心に向かって進むとき、この右向きのコリオリの力を受けるため、右へ右へと力が働き、次第に反時計回り(左巻き)の渦になります。

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と、いうことだそうです。(私も上記のサイトの説明でようやくわかりました)

ところで東日本大震災のとき、茨城県の大洗港では津波により巨大な渦が発生していて不思議でしたが、これも反時計回りだったのでやはり「コリオリの力」と関係してるのでしょうか・・・?



   20130524_1228060.jpg



(大洗港で発生した渦の動画・・・津波の映像を見たくない方はご注意ください)
       ↓

311 津波直後の大洗港・空撮 〔震災当日〕 



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