Coriolis-ilmiö

Coriolis-ilmiö on vapaasti liikkuvan kappaleen radan poikkeama, joka havaitaan, kun tilannetta tarkastellaan pyörivästä koordinaatistosta. Ilmiö voidaan ottaa huomioon lisäämällä kappaleen liikeyhtälöön coriolisvoimaksi kutsuttu tasapainottava näennäisvoima. Esimerkiksi maapallon pintaan kiinnitetty koordinaatisto on pyörivä, ja siksi coriolisilmiö havaitaan kaikissa maapallon pinnalla tarpeeksi pitkään ja nopeasti tapahtuvissa liikkeissä. Erityisesti siitä puhutaan meteorologiassa ja ballistiikassa.

Vanhat oppikirjat puhuvat 'coriolisvoimasta', mutta nykyisin halutaan muistuttaa, että kyseessä on koordinaatistosta riippuva näennäisvoima. Nimensä ilmiö on saanut ranskalaisen Gaspard-Gustave Corioliksen mukaan, joka julkaisi asiasta artikkelin vuonna 1835n, vaikka ilmiön kuvaukseen liittyvä matematiikka ilmeni jo Pierre-Simon Laplace vuorovesiyhtälöissä vuonna 1778.

Kaava

Jos Coriolis-ilmiö halutaan esittää voimana, sen yhtälö voidaan kirjoittaa

$\backslash vec\{F\}\_C=2m(\backslash vec\{v\}\; \backslash times\; \backslash vec\{\backslash omega\})$,

jolloin tämän näennäisvoiman aiheuttama kiihtyvyys on

$2(\backslash vec\{v\}\; \backslash times\; \backslash vec\{\backslash omega\})$

Tässä nuoli suureen päällä kertoo sen olevan vektori (suure, jolla on suunta). $\backslash vec\{F\}\_C$ on coriolisvoima , m kappaleen massa, $\backslash vec\{v\}$ nopeus, $\backslash times$ vektorien ristitulo ja $\backslash vec\{\backslash omega\}$ on pyörivän alustan (esim. maapallon) pyörimis- eli kulmanopeus.

Etumerkit ovat tärkeitä, sillä ne selittävät miksi coriolis vääntää pohjoisella pallonpuoliskolla liikkuvia kappaleita kuten tykinkuulia oikealle, eteläisellä taas vasemmalle, ja miksi matalapaineet pyörivät Suomessa vastapäivään ja Australiassa myötäpäivään. (Tykinkuulaan coriolis vaikuttaa yksin; matalapaineessa on kyse voimien tasapainosta.) Corioliskiihtyvyys on siten kohtisuorassa sekä kappaleen nopeutta että pyörimisakselia vastaan.

Ilmiön vaikutukset

itäpuolella 15. syyskuuta 2003

Coriolis-ilmiö vaikuttaa maapallolla suuren mittakaavan liikkeisiin, kuten merivirtoihin ja ilmavirtauksiin. Usein kuulee sanottavan, että coriolis-ilmiö 'pakottaa' matalapaineen pyörimään pohjoisella pallonpuoliskolla vastapäivään. Tarkalleen ottaen täälläkin voi kyllä syntyä myötäpäivään pyöriviä matalapaineita, mutta niissä eivät paine-erovoima, kitka ja coriolis-ilmiö ikinä pääse tasapainoon, vaan kitka heikentää tuulta kunnes paine-erovoima tasoittaa paine-eron ja matalapaine kuolee pois. Sama selitys pätee siihenkin, miksi trooppinen hirmumyrsky ei voi syntyä täsmälleen päiväntasaajalla, eikä ylittää päiväntasaajaa.