コリオリの力に関してです。

Question

コリオリの力に関してです。

地球は東向きに自転しているので、そのため、低緯度の地点から高緯度の地点に向かって動く物体には東向きに動くというのは、地球が東向きに自転しているから、というのでナットクできます

しかし、逆に高緯度の地点から低緯度の地点に向かって動く物体には西向きの力が働く、というのは、言い換えれば西に物が向かっていくということ。

・・・ここの部分がナットクできません。感覚的には分らなくも無いですが、高緯度の地点から低緯度の地点に物が動いても、時点自体は東向き、だったら、やはり西向きではなく、東向きに力が働く、西側に物が動かされる力が働く、ということではないでしょうか。

ここのところを分りやすく教えて下さい、よろしくお願いします。

puyo3155 · Accepted Answer

２次元（川を上からみた感じ）で、東の方向に進む２隻の長ーーーい船で玉を投げることを考えてみましょう。

船A時速　１０ｋｍ
船B時速　２０ｋｍ

（１）このとき、船Aから船Bにボールを投げると、船Bの方が早く進むので、船Bの人からは、船尾の方向つまり、西向きにボールがまがって見えます。

（２）逆に、船Bから、船Aにボールを投げると、船Aの方が遅いので、船Aの人からは、ボールが船首の方向つまり、東向きに曲がったように見えます。

コリオリの力は、このような速度の違いから生じる見かけの力と似ています。

地球の例を置き換えてみましょう。地球を地軸に直角に上から見ると、緯度が低いほど、円の外側になり、自転する地球では時間あたり大きな移動をしていることになります。

東向きの自転　＞　東向きに進む船
高緯度　＞　自転の半径が小さい　＞移動の速度が小さい　＞　遅い船　＞船A
低緯度　＞　自転の半径が大きい　＞移動の速度が大きい　＞　早い船　＞船B
高緯度から低緯度へ動く物体　＞　船Aから船Bに投げた玉　＞　西向きに曲がる（ように見える）
低緯度から高緯度へ動く物体　＞　船Bから船Aに投げた玉　＞　東向きに曲がる（ように見える）

このように、コリオリの力は、あくまで見かけの力です。ご質問をよむと、自転が東向きだから、東に動く・・・・という理解が、少しイメージが違っているのかもしれません。あくまで、相対的な関係から、その系にいる人にとって、力が働いたかのように見える・・・・ということなのです。

もちろん、この説明は、直線と円、２次元と３次元を近似しているので、厳密ではありませんが、船の例で言うと、投げた方の船から見れば、ボールは常に、船と同じ東向きのスピードで進んいるのに、受け取る側では、曲がっているようにうつる。これがポイントですね。

kagakusuki · Answer

高緯度の地面が東向きに進む速度は、低緯度の地面よりも遅い事は御存知の事と思います。
　さて、高緯度に存在していた物体の進む方向は確かに東向きではありますが、その速度が低緯度の地面の進む速度よりも遅いために、低緯度の地面に置き去りにされてしまい、最初は西の方にあった地面に追い付かれてしまいます。
　これを、低緯度の地面から見ると、物体が西向きに進んでいる様に見えるのです。
　もし、物体を低緯度の地面に追従させる場合には、物体に東向きの力を加えて、東向きに加速させなくてはなりません。
　逆に言いますと、何もしなければ、物体が低緯度の地面に追従するための力が不足している事になります。
　そのため、低緯度の地面から見ると、不足した力と同じ強さの力が、物体に対して西向きに加わった様に見えるのです。

manno1966 · Answer

地球は自転しています。高緯度の地表は動きは遅いですが、地球の円周は４万キロで２４時間で一周動く事から、赤道付近の地表とその上の物体は時速約１６６７キロメートルの速度で動いています。

低緯度の速い速度で動いているモノが高緯度方向に移動すると、地表の方が動きが遅いので見かけ上東に動いていくように見えます。
高緯度のモノは自転速度が遅いので、地表の動きが相対的に速い低緯度方向に移動していくと、地表の動きより遅いから見かけ上西に動いているように見えます。

コリオリの力の説明としては少しおかしいところもあるけど、感覚的に解りやすくと言う点に重点を置いて説明してみました。

nananotanu · Answer

四角い部屋が地上に有ると考えてください。
(北半球だとして)部屋の北側は南側よりより極点に近いので、単位時間での移動距離(自転による)は短いですよね(極端に(非現実的なほどに)南北に長い部屋を想像するとイメージしやすいと思います)。即ち、コレは大げさに言えば、部屋が反時計回りに回転していることに相当しますよね。
さて、ここに回転している板が有るとします(地表のモデル)。その板上を北から南へ玉を転がすときと、南から北へ転がすときでは、軌跡の曲がる方向(墨をつけた玉を転がす、とイメージしてください)に違いが生じますか???

この考え方を使うと、極点でコリオリの力が最大になり(一日で部屋が1回転)、赤道上でゼロ<水平方向への運動では、ですが>になる(部屋の中心に対して、南北の運動が対象なので「回転しないことに相当」)事も理解できます。

WPY11_4548 · Answer

#2です。数点訂正を・・・
>分かり易さの為に、赤道面のある緯度の地点から
→分かり易さの為に、赤道面のある経度の地点から

>αは地球半径、時点角速度、緯度で決まる
→αは地球半径、自転角速度、緯度で決まる

失礼しました。

WPY11_4548 · Answer

数式で考えると一番判りやすいのですが、三角関数の入れ子構造になって式が煩雑ですから、観念的に説明してみます。

低緯度→高緯度に移動する場合
分かり易さの為に、赤道面のある緯度の地点から経線と平行に速度Ｖで物体Ａが発射されたとします。このとき地球を座標としてみればＡの速度はＶですが、地球外の座標(その中では地球も回っている)から見るとＡの速度は「経線方向にＶ、赤道方向にα」の合成で（αは地球半径、時点角速度、緯度で決まる）この時αは赤道上で最大になります。
発射されてt秒後にAは緯度θに達します。この時も地球外の座標から見るとAは「Vとαの合成速度」を保っています。つまり緯線と平行にαtだけ移動しています。一方この時、地表の緯線方向への移動量は、α*sinθ*ｔですから、地表から見るとAは（1-sinθ）αt だけ自転方向に進んだように見えます。

高緯度→低緯度の場合は逆ですね。
簡単の為、極点を起点に経線と平行にAを発射すれば、Aは地球外から見た座標でも緯線方向の速度成分はなく、常に速度Vで移動して、t秒後にAが緯度φに達します。この時地表はα*sinφ*tだけ自転方向に進んでいます。ですからα*sinφ*tだけ自転方向と逆にAが位置することなり、あたかも自転方向と逆に力が働いたように見えます。

コリオリ力はあくまでも地表に固定した座標（宇宙から見たら移動座標）で見たときに現れる「見かけ上の力」です。地球も移動する物体としてみる固定座標もあわせて考えると理解が進むと思います。

B-juggler · Answer

ちょっと自信はありませんが・・・。

「進行方向」がどういう風に捕らえられているかが、問題なのでは？

少し確認をよろしくお願いします。

例えばですね、北極点から東京を目指して進む物体を考えます。

自転の方向（？）は進行方向に対して、右から左に行こうとしていませんか？

結果的に、西に向かって流れてしまうことになりませんか？

繰り返しますが、自信はありません。　ｍ（＿　＿）ｍ

コリオリの力に関してです。

２次元（川を上からみた感じ）で、東の方向に進む２隻の長ーーーい船で玉を投げることを考えてみましょう。

高緯度の地面が東向きに進む速度は、低緯度の地面よりも遅い事は御存知の事と思います。

地球は自転しています。

四角い部屋が地上に有ると考えてください。

#2です。

数式で考えると一番判りやすいのですが、三角関数の入れ子構造になって式が煩雑ですから、観念的に説明してみます。

ちょっと自信はありませんが・・・。

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