ヘリコプターで宙に浮いてても自転の影響受ける?

質問

小学生の頃からずっと疑問に思っていたことがあります。ヘリコプターで同じ場所に静止した状態(といっても浮いてますが)でいると、地球は自転しているので一時間、二時間すると地上は違う場所になっているのでしょうか? 一日経ったら世界一周!?…そんなばかな…そう思っても理由が分かりません。ご存知の方、こんな僕に平たく教えて下さい。お願いします。

回答No.13

jun1038

どうも。

参考ＵＲＬの先生のタネ本は、
小倉義光「一般気象学」（東大出版会）でしょうかね。
この本の１４７ページに、同じ問題が出されています。
この本では、確かに、東西方向への運度に対する
コリオリの力の「水平成分」と「垂直成分」の議論がされており、
その点では、笑われるのは勉強不足の私の方です。
どうもご指摘ありがとうございました。
垂直成分は、重力加速度に比べて微小なので、
大気運動論では無視しているようですね。

ただ、数学に弱い私が今一つよく理解できないのは、
この本では、南北方向への運動に働くコリオリの力の導出に、
近似などを使って、結論的に同じ式　２Ｖωsinφ 　を得ていますが、
例えば　山本義一「気象学概論」（朝倉書店）９１ページ～のような
地面の回転をもとにこの式を導出するほうが、オツムの弱い私には
スッキリするのですが。いい歳なのに、未熟者で困ったものですね。

コリオリの「力」を「加速度」として表現するのは、回答ＮＯ．１０で私が、
＞コリオリの力（この場合は加速度）の式は、
と述べているように、一般的なのでは、と思います。

振り子の運動と、ヘリコプターの運動の本質的な違いがよくわかりません。
振り子のおもりを動かす力は、重力と糸の張力です。
ヘリを動かす力は、重力と空気の揚力です。
もし、すごいテクニシャンのパイロットがいて、
ローターの揚力を振り子の張力のように変化させる操作ができれば、
ヘリはフーコーの振り子と同じ割合でその振動面を変化させるような
気がするのですが。現実にはとても無理でしょうけれど。

フーコーの振り子の振動面を変化させる力は、
やはりコリオリの力とみて間違いはないのはないでしょうか。
単純に、極で考えれば、
保存される振り子の振動面に対して地面が回転するため、
見ため上振り子の振動面は１日に１回転していくように見えるのですが、
これは、運動するおもりにコリオリの力が働いたためと考えても良いのでしょう。
もし、振動面の「保存」以外に、別途「コリオリの力」が作用するなら、
振り子の振動面はごく僅かでも、１日に１回転以上しそうですが、
そんなことはないですよね。
中緯度の場合の定量的な議論になると、一気に自信がなくなりますが。

話がだいぶ専門的な内容になってしまったかも知れませんが、
ともあれ、私が、一番最初に回答ＮＯ．５で書いた、
　＞○ヘリコプターが、その場所で、振り子運動のような運動をしている場合は、
　＞ヘリコプターの「向き」は、私たちから見て変化します。
　＞これは地球の自転によって生じる「見かけの」力が働くからです。
　＞振り子の振動面は一定の方向を保とうとしますが、
　＞地球の自転により地面が回転するので、その地面にいる我々から見て
　＞ヘリコプターが回転運動をするように見えてしまうのです。
　＞この力を、転向力とかコリオリの力といいます。
という内容は、充分妥当なものであると思っています。
定量的な議論での弱さはありますが。

それでは。