コリオリ力は必要ですか。教えてください。

質問

北半球で出来る渦は、全て左巻きです。ただし大きい渦の場合だけです。一般にはコリオリ力で説明されますが、単なる慣性の法則で左巻きになります。赤道側の流体は速く回転しており、北極側の流体は遅く回転しているため、流体の中心に流れ込む際、赤道側の流体は右にそれ、北極側の流体は左にそれます。図を掲載します。コリオリ力で左回りになるとお考えの方の図を掲載してもらえませんか。

回答No.3

mtaka2 · ベストアンサー

すみません、さきほどの回答に動画を添付しようとしたのですが、失敗したので再チャレンジです。

添付の動画は、今まで説明したようなビー玉の挙動を、ムービーにしたものです。
質問者さんの言う「慣性の力と回転角で説明」できるビー玉の挙動を、ムービーにしたものです。

前半は、それを回転しない円盤の外から眺めたものです。
小円の中心の動きと比べると、
上側は周回速度(慣性)が小さいので、小円中心よりも左よりに進みますし、
下が側は周回速度(慣性)が大きいので、小円中心よりも右よりに進みます。

後半は、そのムービーを、円盤と一緒に周りながら眺めたものです。
小円中心とビー玉の位置関係は、前半のムービーとまったく同じです。

そうやって眺めると、単に「右にずれた方向に進む」のではなく、
「だんだん方向が右にずれていく」ようなカーブを描いていることがわかります。

補足

大変参考になりました。感想は以下に書きましたので、是非ご一読ください。
http://qanda.rakuten.ne.jp/qa5637198.html

回答No.2

mtaka2

qa5637198.html からの続きです。

まず始めに、私のqa5637198.html の説明での「ビー玉」の挙動の説明には、
どこにも「コリオリの力」は出てきてないことに注意してください。

これまでの説明では、ビー玉は、
・最初に中心に向けて転がす力
と
・周回速度(質問者さんが言うところの「慣性の力」)
だけに基づいて運動しています。

つまり、これまで私が挙げていた図はすべて、質問者さんの言う
「慣性の力と回転角で説明」できるビー玉の挙動を、図示したものなのです。

このビー玉の挙動が、質問者さんのイメージとは合わないみたいですが、
それらの図は、「適当に模式的に示したもの」ではありません。

(Excel を使い)計算して求めた位置変化をプロットし、
さらに、回転する円盤上から眺めた場合にどうなるかを、座標系を変換して、表示したものになのです。

この、質問者さんの言う「慣性の力と回転角で説明」できるビー玉の挙動を、
回転する円盤状から眺めて見てみると、コースが最初の進行方向から右にそれて行きます。
これは、質問者さんが書かれているように、「慣性の力と回転角で説明」できるものなのですが、

自分の足元が回転していると認識していない立場で眺めてみると、
まるで「右向きに力が働いている」かのように、見えます。
この、「なんだかよくわからないけど力が働いているように見える」という謎の「見かけの力」を、「コリオリの力」と呼ぶのです。

ちなみに、似たように、実際には存在しない見かけの力に「遠心力」があります。
今回添付したムービーでは、各ビー玉が、目標(小円の中心)よりもちょっと外側よりに集まっているように見えますが、
なぜ外に寄るかも、質問者さんの言う「慣性の力と回転角で説明」できます。

ですが、自分の足元が回転していると認識していない立場で眺めてみると、
まるで「外向きに力が働いている」かのように見えます。で、それを「遠心力」と呼ぶのです。

回答No.1

yokkun831

コリオリ力は，自転とともに回転する地表系（加速系）から運動を見たときに現れる慣性力ですから，慣性系から見た立場で説明することももちろん可能で，そうした試みはまったく普通に行われていてめずらしいものではありません。

図が不鮮明でよくわかりませんが，もしあなたの説明が正しいのであれば，北半球でつねに進行方向に垂直右向きで2mωv sinψ（mは質量，ωは自転の角速度，vは地表速度，ψは緯度）の大きさになるはずですから，ぜひ定量化を試みられてください。コリオリ力は不要だとされて説明されるのは意味のあることではありますが，議論の正しさを証明したいと思うのであれば，自ら定量化されることが必要と思われます。もし理論的に正しければ，それはコリオリ力によって記述される運動に等しくなるはずです。