Corioliskraften

Kære Spørg om Fysik
Jeg håber i kan hjælpe mig med en lille tvist jeg er blevet rodet ind i.

Jeg nyder mit otium i sydfrankrig, og tager indimellem rundt om i verden, og sådan en tur bragte mig til Uganda.

Da vi krydsede ækvatorlinien blev det demonstreret for os, at 5 meter nord for linien roterer vandet ud af et rundt kar med uret, hvorimod det 5 meter mod syd drejer mod uret. Lige på selve ækvatorlinien er der ingen rotation.

En af mine venner hernede siger at jeg har været offer for synsbedrag og humbug. Hvad er rigtigt?? Håber i kan hjælpe mig.

Med venlig hilsen
N B

Corioliskraften optræder når man er i et system der roterer - f.eks. på jordens overflade. Effekten er opkaldt efter Gaspard-Gustave de Coriolis (F, 1792 - 1843).

Tænker man sig, at vi står i Danmark og skyder lige imod syd, har vi en fart imod øst på grund af jordrotationen, som er ca. 270 m/s. Punktet på ækvator som ligger ud for Danmark har en fart på ca. 460 m/s imod øst. Hvis vi altså sigter lige imod syd, rammer vi altså ikke det punkt der ligger lige syd for os på kortet, fordi det flytter sig med større fart imod øst end os. Vi rammer et punkt, der set fra Danmark ligger til højre for det punkt, vi sigtede på.

Skyder vi tilsvarende fra ækvator imod nord, ses tilsvarende, at man rammer et punkt der er til højre for det punkt man sigtede på, fordi vi på ækvator har mere fart på imod øst end punkterne nordpå. På den sydlige halvkugle sker det tilsvarende, man rammer blot til venstre. Effekten har betydning ved skydning med større kanoner, hvor der må korrigeres for den i sigtet.

Det mest påfaldende system, hvor denne fiktive kraft (fiktiv fordi der ikke er noget der frembringer den, men det skyldes, at vi sidder på en roterende platform nemlig jorden) er vores vindsystemer. Når jordoverfladen opvarmes af solen, bliver luften over den også opvarmet og stiger opad, der bliver et lavt tryk. Vindene fra alle sider vil så søge fra det højere tryk omkring, ind imod det lave tryk for at udjævne trykforskellene.

Corioliskrsften bevirker på den nordlige halvkugle, at vindene rammer ved siden af til højre, så i stedet for at opfylde lavtrykket, skabes en vind rundt omkring det, og vi har det man betegner som et lavtryk i meteorologi (dem vi ofte trækkes med om sommeren fra vest).

Passatvinde

Tilsvarende sker der en kraftig opvarmning ved ækvator, og vindene vil så blæse fra de højere tryk (ved ca. 30 graders nordlig og sydlig bredde) nordfra og sydfra imod det lave tryk ved ækvator fremkaldt af varmen. På grund af afbøjningen til højre fra nord kommer vinden i stedet fra nordøst og imod syd fra sydøst, det er de såkaldte passatvinde og bæltet fra ±30 grader kaldes passatbæltet.

Tropiske cykloner eller tornadoer

Bliver havvandet nær ækvator opvarmet til over 26,5 grader i overfladen, opstår der lavtryk og samtidigt fordampning af vandet. I stor højde kondenseres vandet igen og regner ned, men samtidigt afgives den varme, der blev brugt til fordampning. Dette forstærker så effekten. Dette er maskinen i cykloner. Af samme grunde som før, kommer der en roterende vind, imod uret på den nordlige halvkugle, med uret på den sydlige. Billederne viser øverst orkanen Katrina fra 2005 (store ødelæggelser omkring New Orleans) og Gafilo over Madagascar i 2005, som drejer med uret.

Vindhastighederne i tornadoer kan blive op til ca. 240 km/h. Billederne er taget fra tornadoernes sider på internettet.

Corioliskraften er en lille kraft, som bedst ses under store forhold f.eks. vejrsystemer. Den kan imidlertid også ses i vand f.eks. i have. På billedet ses strømhvirvler foroven imod uret er fra Loch Treig i Skotland, forneden med uret er fra Arapuni reservoiret på New Zwalannd (Fra Hogben: Videnskab for hvermand)

Man ser også hvirvler i udløb fra f.eks. håndvaske og badekar, men den lille udstrækning og de små hastigheder betyder, at det der bestemmer omløbsretningen som oftest er geometrien og forarbejdningen mm. af  udløbet.

Corioliskraften beskrives matematisk som (numerisk):

  F_c = 2*m*ω*v =  4*π*m*v/T

Hvor m er massen af genstanden, v hastigheden og T omløbstiden af den roterende platform f.eks. jorden, ω kaldes vinkelhastigheden. Corioliskraften står altid vinkelret på hastigheden og vinkelret på omdrejningsaksen.

Der behøver altså ikke at være tale om et synsbedrag, men det er ret overraskende, at effekten kan ses ved så lille afvigelse fra ækvator, og hvis det ikke er set i samme kar, kan det frembringes ved små tilpasninger af kar og udløb.

Med venlig hilsen
Malte Olsen