Сила Коріоліса

На навколонаукових форумах з дивовижною періодичністю розпалюються неабиякі дебати про те, що ж таке сила Коріоліса і які її видимі прояви. Незважаючи на поважний вік відкриття - явище було описано ще в 1833 році - деякі люди іноді плутаються у висновках. Наприклад, так як найчастіше сила Коріоліса зв'язується з явищами в океанах і атмосфері, то на просторах Інтернету можна зустріти твердження, згідно з яким підмив берегів річок Північної півкулі відбувається з правого боку, а в Південному розмиває дію води виявляється переважно на ліві берега. Одні стверджують, що дане явище створює сила Коріоліса. Їх опоненти пояснюють все інакше: через обертання планети тверда поверхня зміщується трохи швидше (менше инерционна), ніж маса води і через цієї різниці відбувається підміна. Хоча в якійсь частині відбуваються в океані процесів, дійсно, «винна» сила Коріоліса. Складність у визначенні її з комплексу інших впливів. Коріолісового прояв, як і сила гравітаційного взаємодії, потенційно.

Давайте визначимося, що ж це за сила і чому представляє такий інтерес. Так як нашу планету можна вважати неінерціальної системою (рухається і обертається), то будь-який процес, що розглядається щодо її, повинен враховувати інерцію. Зазвичай для пояснення цього використовують особливий маятник довжиною понад 50 м і масою в десятки кілограм. Крім того, відносно нерухомого спостерігача, що стоїть на підлозі, площина, в якій маятник гойдається, обертається по колу. Якщо значення швидкості обертання планети виявиться вище, ніж період коливань маятника, то його умовна площина буде зміщуватися в бік Північної півкулі, обертаючись у зворотний, щодо ходу годинника, сторону. Вірно і зворотне: підвищення періоду вище, ніж швидкість обертання Землі, призведе до зміщення в напрямку ходу годинникових стрілок. Так відбувається через те, що обертання планети створює в системі маятника поворотне прискорення, вектор якого зміщує площину кочення.

Для пояснення, можна скористатися прикладом з життя. Напевно, кожен, будучи дитиною, катався на каруселі, що представляє собою обертовий з якоюсь кутовою швидкістю великий диск. Уявімо собі дві точки на такому диску: одна поблизу центральної осі (А), а друга - на ближньому до краю радіусі (Б). Якщо людина, що знаходиться в точці А, вирішить переміститися в точку Б, то, на перший погляд, найбільш оптимальною траєкторією руху буде пряма лінія А-Б, фактично, є радіусом диска. Але з кожним кроком людини точка Б зміщується, так як диск продовжує обертатися. В результаті, якщо продовжувати рухатися уздовж наміченої лінії-радіусу, то при досягненні радіуса точки Б, її там вже не виявиться через зсув. Якщо ж людина буде коригувати свій шлях відповідно до дійсним станом Б, то траєкторія представить собою криву лінію, хвилю, вершина якої буде спрямована проти напрямку обертання. Однак існує спосіб пройти від А до Б по прямій лінії: для цього потрібно збільшити швидкість пересування, повідомивши тілу (людині) прискорення. Зі збільшенням відстані А-Б для збереження прямолінійного руху необхідно все все більший імпульс швидкості. Відмінність описуваної сили від відцентрової в тому, що напрям останньої збігається з радіусом на обертається окружності.

Отже, на переміщення по обертається об'єкту надає дію сила Коріоліса. Формула її наступна:

F = 2 * v * m * cosFi,

де m - маса рухається тіла- v - швидкість перемещенія- cosFi - величина, що враховує кут між напрямком руху і віссю обертання.

Або, у векторному поданні:

F = - m * a,

де а - прискорення Коріоліса. Знак «-» виникає тому, що сила з боку рухомого тіла протилежна спрямованості.