- ベストアンサー
コリオリ力（東西方向に関して）
はじめまして、気象を勉強しているものです。 今、教科書でコリオリの偏向力について学んでいるのですが、理解できない点があり皆さんのお力をお借りしたいと思います。 南北方向ならば、確かに緯度によって自転の速さが異なり（赤道側が早く、高緯度側はそのスピードに追いつけない）進行方向右向きになるということは理解できます。テキストではそのように書いてあります。 ですが、東西方向の場合は緯度は同じであり上記の説明では理解できません。他の教科書でも南北方向のみでの説明です。東西方向の場合は遠心力などが関連しているのでしょうか。 もし宜しければ、ご教示ください。
- bon4480
- お礼率45% (10/22)
- 地学
- 回答数4
- ありがとう数3
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
つまり図１０ でいうと、地球から（柱の上から）見ると点線に沿って、左向きにボールは飛んでいくのです。（宇宙から見るとボールは動きませんよ。） この図で見ると直線に見えますが、スイカを点線に沿って包丁で切った切り口はあきらかに円形です。そして、さっきもいいましたが、あなたは、スイカの表面（地面）に垂直に立っており、背の高さは、１ｍｍもないわけですから、（何しろスイカが地球ですから）、西に向かって切り口を見るとぐーっと右にカーブして見えるということです。 ボールを西に向かって投げたのですから、西を向いて見てくださいね。 東に向かって投げたときは東を向いてみてください。このときは、遠心力が大きくなってますから、南向きの力が加わりますので、スイカを水平に切った切り口では説明できません。そのまま、南向きの遠心力が大きくなって、南、つまり右へ曲がるという、あなたの最初のご理解でいいとおもいます。
その他の回答 (3)
うーん なかなかきびしい追求ですね・・・・（苦笑） 先ほどのサイトの図１０ で考えてみましょう。 人が立っています。日本ぐらいの緯度でしょうか。人の代わりに柱が立っている、その柱は地球の中心に向かって土に埋まっているとしてください。（遠心力と重力の合力の方向ではありません。地球のまさに中心方向です）いま、柱の上からボールを落とします。ボールは地球の中心向き、つまり、柱に沿っては落ちませんね。柱の足下から、５ｃｍぐらい南に落ちるでしょう。この理由はお分かりですね。（本当は０．００・・mmぐらいでしょうか） つまり、ボールが地面についた地点の緯度は柱の足下の位置の緯度よりも南側です。 つぎに、柱の上からボールを西に向かって、地球の自転の速さと同じ速さで水平に投げてみましょう。このときは地球の遠心力は０になっています。ですから、ボールは柱に沿って真下、つまり地球のまさに中心に向かって落ちる。つまり、ボールが地面についた位置の緯度は柱の足下の緯度と同じです。 （もちろんその間に地球は東に向かって進んでいますから、ボールはあしもとから遙かに西に離れた地点に落ちます。） ですから、ボールをそのまま落としたら、ボールは南にずれる。西に投げたら、南にずれない、同じ緯度を保ったまま、西に進む。つまり、そのまま落としたときにくらべて北にずれている、ということです。西に投げたら北に片寄る・・・・・・まさに右にずれましたね！！ 見方を変えて、宇宙の彼方からこれをながめてみますと、ボールは地面めがけて、まっすぐに落下していってます。地球は東に向かって回転しています。ですから、ボールは緯度は同じでずいぶん西にずれた地面に着地します。下のスイカの切り口のような軌道をとります。 別の説明です。 あなたが柱のてっぺんに立って、ボールを自由落下させるのと同時に、西に向かって思い切って投げたら、緯度が変わらずに西に向かって離れていくボールと、南にずれながら下に落ちていくボールが見えます。 緯度が変わらずに西に向かって離れていくボールは、これは実は右に曲がっているのではないですか？ 真西に投げたときの軌道・・・スイカの上１／３のあたりをすぱっと水平に切った切り口。このとき、あなたはスイカの切り口の付近にスイカの表面に垂直に立って、西の方を見ているとしてください。切り口は右にカーブしてますね。 数式を使って説明できたらいいのですが、前にも言いましたようにあんまり自信がないのですよ！！ この程度で納得してくださいね。 ところで偏西風・・・の話ですが、 これは亜熱帯高圧帯から、北に向かって亜寒帯低圧帯に吹き込む大気の流れがコリオリの力によって右に、つまり東に向かって曲げられた気流です。ですから、進行方向が右に曲げられた「なれの果て 地衡風」だとお考えください。北に進んだ風が次第に右に曲がって 西風になったもの です。 この大気の循環について勉強しはじめるとまたまたいろんな疑問が出てくるかも知れませんね。
Ａ１ です 先ほどのサイトは 高校の地学の先生が作っておられるものです。このページ以外にも あなたの勉強のよい参考になるところがたくさんあると思います。 がんばってください。 もう一つサイトを貼り付けておきました http://www.s-yamaga.jp/nanimono/nanimono-hyoushi.htm 第２部－３－ 大気と海の科学 も参考になると思います。 これも 高校の地学の先生の執筆です。 専門家の難しい数式をあまり使わない文ですので、ぜひ参考にしてください。
補足
すみません、質問者のbon4480です。 先ほど納得したはずだったのですが、もう一度考えてみて不思議に思ったことがあります。 確かに西向きに風が吹いた場合は自転力と打ち消しあって遠心力は弱くなります。ただ重力のベクトルは依然南側で、右に曲がっていくことが理解できません。（自分の感覚では直線かやはり左側に向かうような感じがします。） また、偏西風などは、進行方向右にずれていくことはないのでしょうか？？ 質問ばかりで申し訳ありません。 馬鹿な頭で考えれば考えるほど、疑問が出てきてしまいます。
難しいですね。南北方向については、回転円盤上でボールを転がす実験などの例でよく説明されています。また、あなたの ＞＞南北方向ならば、確かに緯度によって自転の速さが異なり（赤道側が早く、高緯度側はそのスピードに追いつけない・・・・と、よくご理解されています。 東西方向では緯度は同じ・・・・ ＞＞東西方向の場合は遠心力などが関連しているのでしょうか・・・・ 非常に鋭いご指摘です。ご賢察の通りです。 下のサイトの説明が一番分かりやすいかもしれません。 その中で 「もう一つの説明 図１０ 」 のところををご覧ください。 東側に投げたら、地球の自転速度より速くなり、遠心力が大きくなる。その遠心力の向きが、北半球では「南向き」、つまり進行方向右向きだという点に注目してください。 http://georoom.hp.infoseek.co.jp/7old/2atmos/2Coriolis.htm 本来ならば、下のサイトのように 慣性座標系で記述された運動方程式を回転座標系に記述し直せば、すっきりと分かる「はず」なのでしょうが、実は私もなかなか理解し切れません。気象学の勉強の範囲ならば、上のサイトの理解の仕方で十分ではないかと思っています。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%AA%E3%82%AA%E3%83%AA%E3%81%AE%E5%8A%9B
お礼
hata3955jさん 回答どうもありがとうございました。ご親切にもとてもわかりやすいサイトを紹介していただき、大変感謝しております。 すんなりと理解できた気がします。遠心力と重力のベクトルが南向きなんですね！こういった考えから赤道上の東西方向も、このベクトルが打ち消しあっているからコリオリ力がゼロだということなんですね！ ＞＞東側に投げたら、地球の自転速度より速くなり、遠心力が大きくなる。 自転速度に逆らうかどうか、この点は盲点でした。 理解を深めることができました。 本当にありがとうございました。
関連するQ&A
- 風の向きとコリオリの力（転向力）
気象学の本には「北半球では自転によりその進行方向に向かって右向きのコリオリの力（転向力）が働く。コリオリの力は進行方向に直角右向きである」と書かれているのですが、進行方向に直角右向きに力がかかるというのがどうも理解できません。 わかる方がいらっしゃいましたら回答お願いします。
- 締切済み
- 地学
- 物理のコリオリの力の問題が分かりません。
物理のコリオリの力の問題が分かりません。 地球の北半球のある場所でロケットを北に向けて打ち上げた。 発射地点の緯度がα、発射方向が水平となす角がθのとき、発射方向からそれる方向を東西南北で表せ。 ただし自転の角速度ベクトルは南極から北極の向きである。 という問題です。 ロケットの速度ベクトルをｖ↑、自転の角速度ベクトルをω↑として F↑＝2ｍv↑×ω↑にあてはめて考えようと思ったのですがｘｙｚ軸の取り方が分かりません。 教えていただけませんか？
- ベストアンサー
- 物理学
- コリオリの力 赤道から北極に向けて砲弾打てば？
コリオリの力の説明は まず、「北極から赤道に砲弾を打てば、右にまがる。」これはよく分かるのですが、次に「よって、北半球では、『進行方向の右向き』にまがる。」とあります。 ここが分からないのです。逆に赤道から北極にる砲弾を打てば、左向きに曲がるような気がするのですが。 ここが引っかかって前に進めません。どなたか分かりやすく教えていただけないでしょうか。
- ベストアンサー
- 地学
- コリオリ力
コリオリ力がよくイメージできません。 次の問題もさっぱりです。 問 回転する座標系におけるコリオリの力F=2ｍωｖ×ｎで与えられる。ここで、ｍは質点の質量、ωは回転の角速度、ｖは質点の速度、ｎは座標系の回転方向の単位ベクトルである。 (1)コリオリの力のみが働いている質点の、回転軸（ｚ軸）に垂直な面内での運動は円運動となることを示せ。 (2)角速度ωで自転している地球の赤道上において、高いところより放した物体に、重力とコリオリ力が支配的に働くとすると、その物体はどこに落下するかを説明せよ。 ちなみにコリオリ力の分かりやすい説明のあるサイトなどがありましたらそちらも教えてください。
- 締切済み
- 物理学
- コリオリの力と風の向きについて
いくつか質問してすみません。わかるもので結構です。教えてください。 地衡風の説明図をみると風の進行方向直角右に見かけの力として転向力が働き、最終的に風向きは気圧傾度力と釣り合って等圧線に平衡になるとなっています。地球の自転でコリオリ力が右向きに働くというのは分かりますが、この進行方向直角に働くと言うのがわかりません。(1)何故直角右なのでしょうか。緯度や風向きが違っても直角右になるのでしょうか。(2)このときに風を起こす気圧傾度力は転向力と釣り合っています。となると風を起こす力は一体何なのでしょうか。(3)地衡風は等圧線に平行に吹くとなっていますが、日本付近の陸上では気圧傾度から約３５度右向きに働くとかかれています。(3)これと地衡風の違いは陸上の摩擦力の影響でしょうか
- ベストアンサー
- 地学
- コリオリ力に関するWikipediaの説明についてわからないところがあ
コリオリ力に関するWikipediaの説明についてわからないところがあります。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%AA%E3%82%AA%E3%83%AA%E3%81%AE%E5%8A%9B の”地球の自転によるコリオリの力”について、 「地球は東向きに自転している。そのため、低緯度の地点から高緯度の地点に向かって運動している物体には東向き、逆に高緯度の地点から低緯度の地点に向かって運動している物体には西向きの力が働く。」 と書かれています。 この部分がわかりません・・。 地球上の観測者から運動している物体を見ている場合を考えているのですが、 物体が低緯度から高緯度に向かおうが、高緯度から低緯度に向かおうが 地球が東向きに自転している以上、物体には西向きの力が働くように思います。 なぜ上の文章のようになるのでしょうか？
- ベストアンサー
- 地学
- 偏西風はなぜ西に吹くのか？
■偏西風はなぜ西に吹くのか？ 地表付近においては亜熱帯高圧帯（中緯度高圧帯）から極側に吹き出す風がコリオリの力によって西向きとなり偏西風となる。 この意味がわかりません。 どなたか、やさしく教えて頂けないでしょうか。 ■力をコリオリの力（転向力） 地球は自転しているため、地球上では、まっすぐに動くはずの物はその進行方向が曲げられます。この進行方向を曲げる力をコリオリの力（転向力）という。 ＝＞ということは、自転する方向と逆の方向つまり東に、進行方向が曲がる（ように見える）という認識で良いでしょうか。 この認識にたつと、 ＝＞北東貿易風と南東貿易風は、東に流れるのでOK 貿易風と偏西風に違いは、 貿易風は、赤道に向かって吹くか、 偏西風は、極に向かって吹くかの違い。 ＝＞北極から赤道に向かってボールを投げても、 赤道から北極に向かってボールを投げても、 自転する方向と逆の方向に、曲がる（ように）見えると思うのです。 ＝＞赤道から北極に向かってボールを投げたら、自転方向に曲がるのであれば、偏西風になることは、至極納得できます。 でも、ここで、
- ベストアンサー
- 地学
- コリオリ効果を説明する図がおかしいのではないか
コリオリ効果について質問です。 wikipediaの「コリオリの力」に載っている説明の図 （日本語版） http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Corioliskraftanimation.gif ※（英語版）も全く同じ図 ですが、これがどうしても納得できません。これはコリオリ効果 の説明になってない気がします。 まず確認として、 １．フーコーの振り子を思い出すと分かりますが、振り子は南北方向とか とか東西方向とか方角は一切関係無しに、等角度でだんだんと角度 が変わっていきます。振り子の振れの方向と、振れが変わるその角度 の変化する速度とは、一切関係ありません。 ２．上の図は、北極周辺の様子を模式化したものと見なせます。そして 赤道ではコリオリ効果はでませんが、極地では強く現れます。 ３．コリオリ効果は、北半球では進行方向に対して右側に進路がそれる という効果になります。 しかし、上の図では円周のほう（地球とすれば南）から回転の中心 （地球で言えば北極）のほうへ向かって真っ直ぐ、「ゆっくりと」移動すると、 進行方向に対して左へそれてしまいます。 これは矛盾です。 この図は、コリオリ効果とは関係ないものを説明してしまっている と思うのですが、いかがでしょうか。 他にも色々理由があるのですが、とりあえずこの点についてお願い いたします。 専門家の方のご意見をお願いします。
- ベストアンサー
- 科学
- 遠心力とコリオリ力について
遠心力とコリオリ力が運動方程式からどのように誘導されるかについえて、概念的にお尋ねしたいと思います。大学の教養課程の物理の教科書に載っていそうなレベルかと思いますが。 遠心力もコリオリ力も座標系そのものが回転しているということから生じていると理解しています。回転運動というのは一種の加速度運動ですから、加速度運動している系からものをみるということです。ですので静止している物体はその系からみると加速度運動していることになり、さらに力を受けていることになります。本当は全然、力も何も受けていないのにです。そのようにして表向きに慣性の法則が成り立っているかのように見せるための仮想的な力という風に理解しています。考え様によっては座標系の不備を補完するためのものだとも言えそうです。このような考え方は正しいのでしょうか。ベースとしては遠心力・コリオリ力ともにそのような概念から生じた力ではないでしょうか。もちろん両者の意味は違いますが。 もしそうならば、実際にバケツを振り回したときに水が落ちてこないのは、なぜかという別の視点での説明も必要に思えてきます。水が落ちないのは慣性の法則みたいなものであり、それを定量的に表示したら遠心力になるということではないでしょうか。 いかがでしょうか。
- 締切済み
- 物理学
- 偏西風波動と東西指数について質問です。
偏西風波動と東西指数について質問です。 気象の勉強を始めてまだ間もないので、基本的なことをお聞きします。 一般に偏西風波動というと、南北（赤道と極）の気圧傾度が大きくなって偏西風が強まり蛇行するものという説明になっていると思います。 一方、東西指数は南北（北緯40°と60°）の500hPa高度差（つまり気圧傾度）が小さくなって偏西風が弱まり蛇行するものという説明になっていると思います。 一見すると矛盾するようなこの現象の差は、どのように説明されるものなのでしょうか？
- ベストアンサー
- 地学
お礼
hata3955jさん とてもわかりやすい例を出していただき、どうもありがとうございました。今の補足で私にも理解できました！！ かなりすっきりした感があります。 お手数をお掛けして、どうもすみませんでした。 大変感謝しております。 さらに勉強して、気象を理解できるように頑張ります。