gyoのＳＦ界、気候変動１／３
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コリオリの力
回転している円盤上に、直線運動する球体を通過させた場合、球体は円盤上に曲線状の軌跡を残します。球体は円盤からごくわずかな回転力を受けますが、最初の直線運動を維持し続けます。直進運動をする球体が回転円盤から受ける回転力をコリオリの力と言います。
ここではまず簡単のために回転力を少ししか受けない球体で考えます。
１ ○ ＊ ＊＊＊＊＊ ＊ ＊は回転円盤で、矢印の方向へ ＊ → ＊ ＊ 回転しています。 ＊ ＊ ＊ ＊ ○は直線運動する球体で、 ＊ ＊ 上から下方向へ動きます。 ＊ ＊ ＊↑ ↓＊ ☆は回転円盤上に描かれた ＊ ＊ 球体の軌跡です。 ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ２ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ○ ＊ ＊ ＊ ＊↑ ↓＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ３ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊↑ ☆ ↓＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ○ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ４ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ☆☆＊ ＊↑ ☆ ↓＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆← ＊ ＊＊＊＊＊ ○
次に球ではなく、円盤の回転力をすべて受ける平板を考えます。
１ ○○○ ○↓○ ○○○ ○×○ ○↓○は平板を表します。 ＊＊＊＊＊ ○×○ ＊ → ＊ ＊ ＊ ↓は平板の運動エネルギーの方向 ＊ ＊ を示しています。平板は上から ＊ ＊ 下に向かって運動しています。 ＊ ＊ ＊↑ ↓＊ ×は平板に印された刻印です。 ＊ ＊ この位置が回転することで、平 ＊ ＊ 板が回転する事が観測できます。 ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ２ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ○ ☆ ＊ ＊ ○ ○ ＊ ＊ ○ ↓ ○ ＊ ＊↑ × ○ ↓＊ ＊ ○ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ３ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊↑ ☆ ↓＊ ＊ ○ ＊ ＊ × ○ ＊ ＊ ○ ↓ ○ ＊ ＊ ○ ○ ＊ ＊ ←○ ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ４ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ☆☆＊ ＊↑ ☆ ↓＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆ ＊ ＊ ☆← ＊ ＊＊＊＊＊ ○×○ ○↓○ ○○○
この様に、平板が受ける毎秒の回転数は、円盤の毎秒の回転数と同じです。
地球は回転していますが、地球の自転力だけで、気団の流れが発生するでしょうか。
もちろん地球の自転力だけでは気団の流れは発生しません。なぜなら、空気は地球の回転と同じ動きをしてしまうからです。上で示した、球体の直線運動エネルギーが、地表に対して空気を相対的に動かす力に相当します。ところが、地表に対して気団を相対的に動かす力は、地球の自転力だけからでは発生しないので、気団の流れは発生しません。これは上で示した球体が、回転円盤上に静止状態におかれ、回転円盤に対して相対的な動きがない場合に相当します。
１ ＊＊＊＊＊ ＊ ＊ →○ ＊ ＊ ＊は回転円盤で、矢印の方向へ ＊ ＊ ＊ 回転しています。 ＊ ＊ ＊ ＊ ○は回転円盤上に静止している球体で、 ＊ ＊ 回転円盤と同じ動きをします。 ＊↑ ↓＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ２ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ○ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊↑ ↓＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ３ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ○ ＊ ＊ ＊ ＊↑ ↓＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊ −−−−−−−−−− ４ ＊＊＊＊＊ ＊ → ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ○＊ ＊↑ ↓＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ← ＊ ＊＊＊＊＊
このように、回転円盤上の物は、円盤上の一点を動こうとはしません。では、気団を動かすための運動エネルギーは、どの様にして得られるのでしょうか。
気候変動２／３へ続きます。