Баку форум чому виходять - воронки

Уявіть, що хтось, перебуваючи на Північному полюсі, кинув м'яч комусь, хто знаходиться на екваторі. Поки м'яч летів, Земля трохи повернулася навколо своєї осі, і ловить встиг зміститися на схід. Якщо той, що кидає, цілячись м'ячем, не врахував цього руху Землі, м'яч впав на захід від (або лівіше) ловить. З точки зору людини на екваторі виходить, що м'яч летів лівіше, ніж треба, з самого початку - як тільки його випустив з рук кидає, - і до тих пір, поки не приземлився.

Відповідно до законів механіки Ньютона, щоб рухається прямолінійно тіло відхилилося від наперед заданій траєкторії, на нього повинна діяти якась зовнішня сила. Значить, ловить на екваторі повинен зробити висновок, що кинутий м'яч відхилився від прямолінійної траєкторії під дією якоїсь сили. Якби ми змогли подивитися на летить м'яч з космосу, ми б побачили, що насправді ніяка сила на м'яч не діяла. Відхилення ж траєкторії було викликано тим, що Земля встигла повернутися під м'ячем, поки він летів по прямій. Таким чином, діє в подібній ситуації якась сила чи ні, - це цілком залежить від системи відліку, в якій знаходиться спостерігач.

І подібне явище неминуче виникає, коли є якась обертається система координат - наприклад, Земля. Для опису цього явища фізики часто використовують вислів фіктивна сила, маючи на увазі, що сила «реально» відсутня, просто спостерігачеві під обертається системі відліку здається, що вона діє (ще один приклад фіктивної сили - це відцентрова сила). І протиріч тут немає ніяких, оскільки обидва спостерігача одностайні щодо реальної траєкторії польоту м'яча і рівнянь, її описують. Розходяться вони лише в термінах, які вони використовують для опису цього рух.

Фіктивна сила, яка діє в наведеному вище прикладі, називається силою Коріоліса - на честь французького фізика Гаспара Коріоліса, що вперше описав цей ефект. Цікаво, що саме сила Коріоліса визначає напрямок обертання вихорів циклонів, які ми спостерігаємо на знімках, отриманих з метеосупутників. Спочатку повітряні маси починають прямолінійно спрямовуватися з областей високого атмосферного тиску в області зниженого атмосферного тиску, проте сила Коріоліса змушує їх закручуватися по спіралі. (З тим же успіхом можна стверджувати, що повітряні потоки продовжують рухатися прямолінійно, але, оскільки Земля під ними повертається, нам, що знаходяться на поверхні планети, здається, що вони рухаються по спіралі.) Повернемося до прикладу з киданням м'яча з полюса до екватора. Неважко зрозуміти, що в Північному і Південному півкулях сила Коріоліса діє на тіло, що рухається в прямо протилежних напрямках. Саме тому в Північній півкулі вихори циклонів здаються закрученими проти годинникової стрілки, а в Південному - за годинниковою стрілкою.

Звідси походить існуючу в народі переконання, що вода в каналізаційних отворах ванн і раковин в двох півкулях обертається в протилежних напрямках, - нібито це обумовлено ефектом Коріоліса. (Пам'ятаю, коли я сам був студентом, ми всією групою, включаючи одного аргентинця, не одну годину провели в чоловічому туалеті фізичного факультету Стенфордського університету, спостерігаючи за потоками води в раковині, в надії підтвердити або спростувати цю гіпотезу.) Насправді ж, хоча і вірно, що сила Коріоліса діє протилежно в двох півкулях, напрямок закручування води в зливної воронки лише частково визначається цим ефектом. Справа в тому, що вода довгий час тече по водопровідних трубах, при цьому в потоці води утворюються течії, які, хоч їх і важко побачити неозброєним оком, продовжують закручувати струмінь води і тоді, коли вона ллється в раковину. Крім того, коли вода йде в зливний отвір, можуть створюватися схожі течії. Саме вони визначають напрямок руху води в лійці, оскільки сили Коріоліса виявляються набагато слабкіше цих течій. У звичайному житті напрямок закручування води в зливної воронки в північній і південній півкулях більше залежить від конфігурації каналізаційної системи, ніж від дії природних сил.

Однак все-таки знайшлася група експериментаторів, якої вистачило терпіння повторити цей досвід в «чистих» умовах. Вони взяли ідеально симетричну раковину сферичної форми, усунули каналізаційні труби, дозволивши воді проходити крізь зливний отвір вільно, обладнали зливний отвір автоматичної заслінкою, яка відкривалася лише після того, як в воді заспокоювалися будь залишкові струми, - і побачили-таки ефект Коріоліса в дії! Кілька разів їм навіть вдалося побачити, як вода спочатку під слабким зовнішнім впливом закручуватися в одну сторону, а потім сили Коріоліса брали верх, і напрямок спіралі змінювалося на протилежне!

Схожі статті