コリオリの力。北半球(南半球)で東西方向に進むものも右(左)に曲がる理由がわかりません。

補足

(北半球の場合) ボールを東に向かって投げるのであるならば、確かに遠心力の効果で右に曲がりそうですね。 ですけど西に向かって投げれば、同じく遠心力が働いて左に曲がりそうなものじゃないですか。 でも、西に向かって投げたボールも、コリオリ力で右に曲がりますね。なぜですか?

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回転座標系ということなんですが、座標軸が慣性系からみて、回転しているのです。 これは南北方向も東西方向も同じ速さで回転しています。 「南北方向なら、低緯度と高緯度との自転速度の差の効果が現われて、 たとえば南北方向に向けて投げたボールが、どんどん右に曲がっていく(ように見える)のは分かります。」 これを言い換えると、低緯度と高緯度を結ぶ経線(座標軸)が慣性系に対して回転しているので、直進運動(回転しない)するボールは座標軸の回転と反対向きに曲がるということです。 東西方向についても同じ議論ができます。東向きの軸は慣性系に対して北へ北へと回転していきます。 東向きに直進運動するボールは、相対的に南に曲がっていきます。 要するに、南北方向の速度の差ということよりも、座標軸の回転というように理解するとよいのです。 赤道では座標軸の回転が南北方向にあって、座標軸は東方が沈み、西方が浮くようになり、東に投げたボールは上方に曲がります。

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東向きの場合(北半球) 朝日が昇った瞬間、物体を猛スピードで太陽に向けて発射したと仮定します。ただし、この物体は重力の影響を受けず、摩擦抵抗も受けません。ひたすら「太陽に向かってまっすぐ」進みます。 この物体が地上からどのように動いていくように見えるかというと、(多少の視差はありますが、ここでは無視するとすれば)物体は常に太陽と重なって見えます。 だから、コリオリの力を日本のような中途半端な緯度の場所で受ける場合、地面に平行に右に曲がるのではなく、太陽が昇っていくように、右斜め上に昇っていくように曲がる力が働くというのが正解です。 西向きの場合(北半球) 同じです。 日没直前に夕日に向かって物体を発射します。物体は離陸しているので、もう地面にぶつかることはありませんが、太陽に向かって動いていくので、数分後には太陽が沈むように、物体もまた地平線の下に隠れて見えなくなってしまいます。地球を透明にして考えてください。 つまり、西向きだと右斜め下に動きます。(観察を続けようとして、無意識的に投げ上げた状況で考えてしまわないよう、注意してください。) コリオリの力の立体的な作用方向は、北半球の中緯度では東向きなら右斜め上、西向きなら右斜め下です。 この動きを地上に投影して、地面と平行に考えると、東向きだろうが西向きだろうが右に曲がるように見えるという訳です。

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