Koriolio efektas - tai Gaspard'o-Gustave'o de Corioliso vardu pavadintas reiškinys, kuomet judantis objektas, stebint iš besisukančio atskaitos taško, tarytum nukrypsta nuo tiesaus judėjimo trajektorijos. Kitaip tariant, pasisuka pati koordinačių plokštuma, todėl iš stebėtojo atskaitos taško atrodo, kad kūnas juda kreive. Tai inercinė jėga, kuri tarsi atlenkia judančius objektus, esančius ant besisukančio kūno, pavyzdžiui, Žemės, paviršiaus arba virš jo. Labai svarbu suprasti, kad tai tik tariamoji jėga; iš tikrųjų objektas nėra stumiamas į šoną. Greičiau po objektu esanti žemė juda dėl Žemės sukimosi, todėl objekto kelias atrodo išlenktas paviršiaus atžvilgiu.
Šis efektas yra tiesiogiai susijęs su Žemės sukimosi greičiu, kuris didžiausias ties ekvatoriumi ir mažėja artėjant link ašigalių. Kai oras juda nuo pusiaujo link Šiaurės ašigalio, jis išlaiko didesnį greitį į rytus, kurį turėjo ties pusiauju. Tačiau po juo esanti žemė į rytus sukasi lėčiau, todėl atrodo, kad oras yra nukreiptas į dešinę. Panašiai ir oras, judantis nuo Šiaurės ašigalio link ekvatoriaus, išlaiko lėtesnį greitį į rytus, kurį turėjo ašigalyje. Judėdamas į pietus, po juo esanti žemė greičiau sukasi į rytus, todėl oras taip pat atrodo nukrypęs į dešinę. Pietų pusrutulyje vyksta priešingai, todėl oras krypsta į kairę.
Koriolio efekto stiprumas kinta priklausomai nuo geografinės platumos: stipriausias jis yra ties ašigaliais, o ties ekvatoriumi - nereikšmingas. Taip yra dėl skirtingo Žemės sukimosi greičio skirtingose platumose. Svarbu tai, kad šis efektas yra tariamas atlenkimas, o ne tikroji objektą stumianti jėga.
Kaip Koriolio efektas formuoja pasaulinius vėjo modelius
Koriolio efektas yra pagrindinis pasaulinio vėjo modelio veiksnys. Jis kartu su slėgio gradientais sukuria pagrindines vėjų juostas, kuriomis oras cirkuliuoja aplink planetą. Tai:
- Prekybos vėjai: Oro srautas, judantis iš aukšto slėgio zonų, esančių netoli atogrąžų, ekvatoriaus link, yra nukreipiamas, todėl kyla pastovūs vėjai.
- Vakariniai vėjai: Iš aukšto slėgio zonų į poliarinius regionus judantis oras yra nukreipiamas, todėl susidaro vėjai, kurie lemia vidutinių platumų orus.
Koriolio efektas taip pat labai svarbus didelių oro sistemų sukimui. Žemo slėgio sistemose oras teka į vidų link centro. Koriolio efektas nukreipia šį į vidų judantį orą, todėl sistema sukasi. Šiaurės pusrutulyje audros sukasi prieš laikrodžio rodyklę, o Pietų pusrutulyje - pagal laikrodžio rodyklę.
Uraganai ir Koriolio efektas
Uraganų (arba ciklonų, taifūnų) atveju Koriolio efektas yra labai svarbus. Kai oras veržiasi į žemo slėgio audros centrą, jis nukreipiamas. Dėl šios deformacijos oras sukasi aplink centrą. Šiaurės pusrutulyje šis sukimasis vyksta prieš laikrodžio rodyklę, o Pietų pusrutulyje - pagal laikrodžio rodyklę. Dėl to uraganams būdinga spiralinė forma ir sukamasis judėjimas.
Koriolio efekto vaidmuo ne tik audrose
Be audrų sistemų, oro masių judėjimui įtakos turi Koriolio efektas. Tai dideli oro masyvai, kurių temperatūra ir drėgmė panašios. Dėl šio poveikio keičiasi jų judėjimo kelias, o tai daro įtaką orams didelėse teritorijose.
Be to, Koriolio efektas daro įtaką vandenynų srovėms, kurios skleidžia šilumą visame pasaulyje. Tačiau Koriolio efektas nedaro didelės įtakos labai mažiems oro reiškiniams, pavyzdžiui, vietinėms audroms ar vėjo gūsiams.
Mitas apie vandens sukimąsi unitaze
Internete dėl atsakymo į klausimą, ar vanduo unitaze teka skirtingomis kryptimis skirtinguose pusrutuliuose, iš tikrųjų kilo ganėtinai rimtas ginčas. Iš pirmo žvilgsnio visai paprasta: vandens sukimąsi unitaze dažniausiai lemia ne Koriolio efektas, o tai, kaip jame įstatyti vandens nuleidimo latakai. Kitaip tariant, vandens sukimosi kryptį lemia ne pusrutulis, kuriame esate, o tai, į kurią pusę vanduo pilamas. Arba, kitokiuose santechnikos įrenginiuose, kaip vanduo pasukamas prieš atkemšant vonią arba praustuvę.
Koriolio efektas tokiuose mažo masto objektuose bei reiškiniuose yra pakankamai silpnas, todėl vandens sukimosi kryptis klozete priklauso ne nuo Žemės sukimosi aplink savo ašį, o nuo klozeto gamintojo pasirinkto dizaino. Iš tiesų, gyvai pamatyti Koriolio efekto veikimą galima tik pasitelkus labai ramų vandenį - pavyzdžiui, kibirą. Kitaip net būdas, kuriuo talpa buvo pripildyta, turės didesnį efektą nei Žemės sukimosi kryptis.
Vieni žinomiausių „Youtube“ vaizdo tinklaraštininkų, populiarinančių mokslą - Derekas Mulleris („Veritasium“) ir Destinas Sandlinas („Smarter Every Day“) - atliko eksperimentą, siekdami patikrinti Koriolio efekto poveikį vandeniui nedideliame baseine. Pašalinus visus kitus vandens judėjimo kryptį galinčius lemti veiksnius (t. y., išankstinį vandens sukimąsi ir sūkurių atsiradimą bandant baseino kamštuką ištraukti savo ranka), Koriolio efekto poveikį vandeniui santykinai mažuose induose tikrai įmanoma pamatyti.
Koriolio efekto paaiškinimas
Remiantis Niutono mechanikos metodu, kad kūnas judantis tiesiai nukryptų nuo užduotos trajektorijos, jį turi veikti kažkokia išorinė jėga. Reiškia, kad gaudantysis, kuris yra pusiaujyje, turi padaryti išvadas, kad numestas kamuolys nukrypo nuo tiesiaeigės trajektorijos, dėl kažkokios jėgos veikimo. Nuokrypis nuo trajektorijos atsirado dėl to, kad Žemė suspėjo pasisukti po kamuoliu, kol jis skrido tiesiai. Tokiu atveju, ar veikia tokioje situacijoje kokia nors jėga ar ne, tai priklauso nuo atskaitos sistemos, kurioje yra stebėtojas. Ir panašūs reiškiniai neišvengiamai atsiranda tada, kai yra kokia nors besisukanti koordinačių sistema, pavyzdžiui, Žemė. Šio reiškinio aprašymui fizikai dažnai naudoja terminą - fiktyvi jėga, turėdami omeny, kad jėga realiai egzistuoja, tiesiog stebėtojui, besisukančioje atskaitos sistemoje, atrodo, kad ji veikia.
Dėl greičio horizontalios dedamosios atsiranda dvi Koriolio jėgos dedamosios. Dedamoji, lygi ω*R*sin(φ)*v_h, priklauso nuo Žemės sukimosi kampinio greičio horizontalios dedamosios ir yra vertikalios krypties. Ji arba spaudžia kūną prie Žemės, arba, priešingai, stengiasi nutolinti nuo Žemės paviršiaus, žiūrint kokios yra vektorių (kampinio greičio ir linijinio greičio kryptys. Antra Koriolio jėgos dedamoji, susijusi su horizontalia greičio dedamąja v_h, lygi 2*ω*v_h*sin(φ). Tai horizontali jėga, statmena greičiui. Dėl to, pavyzdžiui, Šiaurės pusrutulio upių dešinieji krantai yra paplauti daugiau negu kairieji. Koriolio jėga, veikianti judančias vandens molekules, suteikia joms pagreitį, nukreiptą link dešiniojo kranto.
Vienas žymiausių Koriolio efekto pavyzdžių - Žemės paviršiaus vėjų nukrypimas: į dešinę nuo pradinės krypties šiaurės pusrutulyje ir į kairę nuo pradinės krypties pietų pusrutulyje. Šis reiškinys atsiranda dėl Žemės sukimosi ir nulemia ciklonų sukimosi kryptį. Iš pradžių oro gūsiai pradeda tiesiaeigiškai judėti iš vietos kur aukštas atmosferos slėgis į vietą kur mažesnis atmosferos slėgis, bet Koriolio jėga priverčia juos suktis į spiralę.