コリオリの力について

どうも。
先日もこちらで、「万が一地球の自転が止まったらどうなるか？」といったような質問をさせてもらったのですが、回答してくださった方の一人が、解説の中で『コリオリの力』に触れていました。
そこで今回はそのコリオリの力について質問したいと思いました。
私は、地球の自転により発生するいわゆる見かけの力(無知ですので違っているかも)だというのを以前聞いたことがあります。しかし、慣性の法則(？)で、地球はほぼ一定の速さで絶えず自転していて、その慣性は地球上の物体や、地球から飛び立った物体などにもずっと作用していて変わらないはずなのに、たとえば飛行中のミサイルなどの進路が、わずかながらずれていく(？)といった現象が生まれる原理が理解できません(他にも、北半球と南半球では渦の向きが逆である・・・などもよくわかりません)。
どなたか詳しい方、解説していただけると嬉しいです。どうぞよろしくお願いします。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2012/02/10 08:59

見かけの力というのは、あなたのいる座標系を

慣性座標系だと「思い込んだ」とき、現れる力です。

例えば、車が急発進すると後ろに引っ張られて座席に
押し付けられるように感じますが、実は座席があなたを
押しているだけです。あなたが車の中で「とまって」いるには
座席が押す力と後ろに引っ張られる力が釣り合っていることが
必要ですが、本当は(地面の座標系では)加速しているので
そんな釣り合いは不要です。

回転する座標系を慣性座標系だと「思い込んだ」とき、
物体は回転軸の外へ引っ張られるように
感じられますが、実は、まっすぐ進もうとしている物体を無理やり
円運動にするために必要な力(向心力)が働いているだけです。
回転座標系を慣性座標系だと「思い込んだ」とき、回転座標系の中で
ものの運動を考えるのに、遠心力が必要になります。

コリオリの力は、回転座標系ではまっすぐな運動が、本当は
曲がっていることからくる見かけの力です。
慣性座標系ではまっすぐな運動が回転座標系では
曲がって見えるということでも同じことです。

この回答へのお礼

どうもありがとうございます。回転座標系と慣性座標系の区別がしっかりできていませんでしたので、教えていただいて助かりました。その点を見間違わないように今後は気をつけて見るようにしてみますね。

お礼日時：2012/02/11 00:24

No.3 回答者： WiredLogic 回答日時： 2012/02/09 02:24

コリオリの力については、言葉だけで説明するのが難しいので、

次のサイトの説明や図・動画をご覧になってください。

http://wwwoa.ees.hokudai.ac.jp/~f-hasebe/Corioli …
http://blogs.dion.ne.jp/hiroichiblg/archives/845 …

次の点に誤解があるようなので、その部分について、
コリオリの力と直接は関係のない、もうちょっと解り
やすい部分での説明をしてみます。

＞地球はほぼ一定の速さで絶えず自転していて、その慣性は地球上の物体や、地球から飛び立った物体などにもずっと作用していて変わらないはずなのに、

言葉の使い方は、ちょっと？？なところもありますが、

地表の１点が「等速直線運動」をしているのなら、
おっしゃる通りのことになります。

ところが「自転」というのは、「速さ」が一定であっても、
「回転」運動なので、その通りにはなりません。

物理で言う「速度」とは、ベクトル、つまり「大きさ」と「向き」を持った量で、
「速度」の場合「大きさ」にあたるのが「速さ」になります。

「速さ」というのは、ザックリ言えば、自動車なら、
スピードメーターで測る、「時速何km」「何km/h」ですが、

例えば、鳥栖IC(九州道・長崎道・大分道の合流するところ)から、
高速道路に乗り、時速100kmで１時間走りました。
さて、今どこにいるでしょう？という問題があったとき、
それだけでは、答えようがありません。

北へだったら、関門橋付近、南へだったら、熊本の先、
東へだったら、もうすぐ別府、西へだったら、もうすぐ長崎の外れ、
(途中の分岐や、スピード違反になるところなどは無視して^^)

答えるには「向き」が必要になる訳です。
で、「速さ」と「向き」がセットになったものが「速度」

さっき「等速直線運動」と書きましたが、
「等速」＝「一定の速度」とみれば、「直線」運動になるのは、
当り前、わざわざ「直線」と書かなくてもいいくらいです。

「等速」でなく、「加速」したり「減速」したりすると、
後ろにつんのめったり、前につんのめったり、と、力を感じます。
これは、本当にどこかから力が加わったためではなく、
車は「加速」「減速」しているのに、人間は「慣性」のため、
一定の速度で動こうとしている結果感じるもので、
「慣性力」と言い、「加速度運動」をするものの中や上に
いると、結果的に感じてしまう「見かけ上の力」です。

「加速度運動」というのは、いわゆる「加速」「減速」だけでなく、
「速度」が変化する運動すべてを言います。「速さ」が一定でも、
ハンドルを右に切ると、身体は、左に引っ張られるように感じる、
これは「速さ」は変わらないけど、「向き」が変わったため、
「速度」は変わった、つまり、「加速度運動」をした結果、
感じるもので、やはり「見かけ上の力」「慣性力」の一種ですが、
特に「遠心力」などと呼ばれます。

「コリオリの力」は、働くスケールが大きいので、見えにくい
のですが、こういう「慣性力」の一種で、「回転」運動、
「速さ」が一定でも「向き」が変わる運動に伴うものなので、
「遠心力」のお友達くらいに思っておけばいいかと思います。

で、考える準備はできたと思うので、コリオリの力については、
回答の冒頭で挙げた、サイトをご覧になってください。

この回答へのお礼

そうだったのですね、何分物理はあまり得意でないので・・・。
なるほど、まず「等速直線運動」と「回転運動」の違いがあるわけですね。そこが違うという事がわかっただけでもとてもスッキリしました。頭に入れておきたいと思います。また貼っていただいたリンクも見やすいので、熟読してしっかり理解してみたいと思います。どうもありがとうございます。

お礼日時：2012/02/09 23:50

No.2 回答者： nananotanu 回答日時： 2012/02/09 01:31

もう少し、解りやすく説明します。

今、あなたが東西南北にきれいに向いた部屋にいると仮定してください。(2つの辺が東西方向、残る二辺が南北方向)
その部屋の中心が北極点にあるとしたら、一番イメージしやすいと思いますが、反時計回り(←床を見下ろして)に1日で１周しますね。次に、北半球の、北極点ではない部分だと考えましょう。なるほど、部屋は、その中心(真ん中)を中心とした回転運動はしていませんので、イメージできないかもしれませんが、その部屋の北寄りの壁は、南よりの壁より、同じ時間の間に少しの距離しか進みませんね(地球の自転によって)。これは、極端に書くと、部屋が反時計回りに回っているのと同等です。(回転の中心軸が部屋の外にあるだけ)

同様に考えると、部屋の中心が赤道上にあれば、、部屋の北半分と南半分で同じ進み方をするので、(結果として回転は起きず)『コリオリの力は働きません』。また、南半球に部屋があると考えれば、上記北半球の部屋とは逆で、南寄りの壁の方が少ししか進みませんので、『反対の』時計回りの回転と同等、と解ります(極端な例が南極点で、時計回りに１日１周)。


因みに、渦の向き、というのが例えば洗面台や風呂の排水の渦、なら、実は容器の形で決まるので、南半球で反対周り、というのはうそですよ。低気圧や高気圧の渦は、、逆向きになりますが。

この回答へのお礼

どうもありがとうございます。なるほど、ミサイルの例については、ミサイルそのものはまっすぐ飛んでいても地球の方が回っていくのでずれていくように見えるだけなのですね。
自分は鈍いので、原理を完全に理解するまで少し時間がかかるかと思いますが、わかりやすいたとえを使っていただき助かりました。それから洗面台や風呂場の排水の渦の向きの話は、その力ではなく容器の形によるものだったのですね！すっかりコリオリの力によるものだと信じていました。

お礼日時：2012/02/09 23:41

No.1 回答者： nananotanu 回答日時： 2012/02/09 01:21

あなたの挙げた例で言うなら、ミサイルはまっすぐ進んでいるのです。

その間に地面のほうが回るので、地面にいる人から見ると、ミサイルのほうが曲がったと感じるだけ。