低気圧の風の向き

質問

質問　Ｎｏ２３１７７０１を読ませて頂きました。
何か当たり前みたいに議論が進んでいますが私には引っかかります。
「北半球では地球の自転の影響で進行方向に対して右向きに力が加わり進む方向が曲げられる。この力をコリオリの力という」
これはいいです。右向きに力がかかり方向が曲げられるのですから進行方向が右向きにずれていきます。
これで何故高気圧は右回り、低気圧は左回りなのでしょうか。
低気圧で反時計回りに風が吹き込んでいるときの図を書いてみます。進行方向は左に曲がっているのではないでしょうか。右に曲がるというコリオリの力の説明で左に曲がる現象の説明が出来るのでしょうか。どの解説にもこの様に書いてあります。でも何か議論が抜けているのではないでしょうか。中学生や高校生はこれで納得するのでしょうか。
私が根本的なところで誤解をしているのかもしれません。その点も指摘して頂けたらありがたいと思います。

回答No.5

noname#231526

#3&4です。
あ～なるほど、そこのところの説明ですが、等圧線に、ある一定の角度で交わるという条件の下で、同心円状の等圧線に対して作図をすると、まさに、だんだんと強く曲がる「渦巻き」ができます。ですが、作図の仕方からして明白であるように、単に等圧線に対して同じ角度を保った場合自動的にそうなるのであって、説明にそれ以外の要素を必要とはしません。ここのところはぜひご自分で作図されることをおすすめします。
　要するに、同心円状に等圧線がなっている場合には、内側に行くほど等圧線の曲率半径が小さくなるので、それに等角度で交わる線の曲率半径も次第に小さくなり、そのような渦巻き状（左巻ならどんどんと左への角度がきつくなるようにみえる）となるのです。
　気圧勾配は、もともと、「高圧側から低圧側に風が吹く」という前提からこの話が始まっていて、それによって空気が移動しなければそもそもコリオリの力も発生しません。それは前提であって、最初からその元で議論しているのであって、さらに別に新たに気圧勾配の力が働くのでは二重に考慮していることになってしまって議論が破綻しています。
　もっと細かい科学的な検討は先に挙げた#3のURLなどにありますし検索方法も提示しているので、どうぞそちらを先にご覧くださいませ。

補足

元々はもっと素朴な疑問から出発しています。高気圧も低気圧も気圧勾配が原因で空気が流れを作ります。コリオリの力は進行方向を右に変えます。高気圧は吹き出しの風が右に曲がっています。これはコリオリ力のイメージに合っています。でも低気圧は進行方向が左に曲がっています。どちらも気圧勾配とコリオリ力が原因で起こる現象なのになぜこの様に違うのだろうかという疑問でした。コリオリ力だけでしか説明していないのは不足ではないかと思ったからです。私が納得できなかったのと同じように中学生や高校生も納得できないのではないだろうかと思ったのです。いくつかの力が働いているときは現象に対する効果の大きさを比較する必要があります。働きの大きい方だけでは説明できないものがあれば別の力を考えます。その別の力が分かれば改めて両方の力を使って現象全体を説明するのです。新しい力が見つかったからと言って初めの力はもう考えなくてもよいというのではありません。空気中の運動では重力以外に摩擦を考えないといけない場合があります。運動がなければ摩擦は生じません。でも摩擦を考えたらもう重力は考えなくてもよいというのではないはずです。両方の力で改めて運動の全体を表現することを試みます。運動の種類によって摩擦の影響は大きく変わります。
既に気圧傾度力は前提だから改めて考えるの二重に考慮していることになり、議論が破綻しているという意見には全く納得できません。コリオリの力が働いているということを知るために現象を解析するということとその力を考慮に入れて改めて現象の全体を説明するということがごっちゃになっているように思います。
私は＃１の方の回答をヒントにさせて貰ってロート状の斜面のモデルを作りました。そこでの力は重力です。摩擦は考えていませんでしたがそのように考えを広げることも出来るでしょう。（コリオリの力と同様に摩擦も動かなければ生じません。）そこで言いたかったのは「螺旋を描いて吸い込まれていくという運動は重力だけで実現できる。ただ実現するためには初期条件が問題になる。」ということです。最初にどちら向きに転がすかを決めれば後は重力の働きで勝手に螺旋を描いて落ちていくということになります。初速の与え方によって螺旋の巻き方が変わります。でも途中の運動に対して重力以外の力を考える必要はないということを確認したのです。低気圧の場合で言うと「反時計回りの渦を描いて中心に吸い込まれていく運動は気圧傾度力だけで実現できる。他の力はその動きを修正するだけである。ただその初期条件を決めるところにはコリオリの力が大きく効いている。」ということです。「コリオリの力がなければ中心に向かってまっすぐ吹くはずなのにそうでないのはコリオリの力が働いているからだ」ということは運動の最初については言うことが出来ます。でもそれを「運動の全体に対して」言うことは出来ないと私は考えたのです。この場合の「全体」とは中心に向かって螺旋をまいて吹き込んでいる運動のことです。コリオリの力は螺旋の巻き方を少し緩めていると思います。全体の運動を修正しているだけです。でも右回りの渦か左回りの渦かの向きを決めているのはコリオリの力です。これがごっちゃになっているという印象を受けました。