コリオリ力（東西方向に関して）

はじめまして、気象を勉強しているものです。

今、教科書でコリオリの偏向力について学んでいるのですが、理解できない点があり皆さんのお力をお借りしたいと思います。

南北方向ならば、確かに緯度によって自転の速さが異なり（赤道側が早く、高緯度側はそのスピードに追いつけない）進行方向右向きになるということは理解できます。テキストではそのように書いてあります。

ですが、東西方向の場合は緯度は同じであり上記の説明では理解できません。他の教科書でも南北方向のみでの説明です。東西方向の場合は遠心力などが関連しているのでしょうか。

もし宜しければ、ご教示ください。

No.4 ベストアンサー 回答者： noname#40706 回答日時： 2007/08/16 16:49

つまり図１０　でいうと、地球から（柱の上から）見ると点線に沿って、左向きにボールは飛んでいくのです。

（宇宙から見るとボールは動きませんよ。）

この図で見ると直線に見えますが、スイカを点線に沿って包丁で切った切り口はあきらかに円形です。そして、さっきもいいましたが、あなたは、スイカの表面（地面）に垂直に立っており、背の高さは、１ｍｍもないわけですから、（何しろスイカが地球ですから）、西に向かって切り口を見るとぐーっと右にカーブして見えるということです。

ボールを西に向かって投げたのですから、西を向いて見てくださいね。
東に向かって投げたときは東を向いてみてください。このときは、遠心力が大きくなってますから、南向きの力が加わりますので、スイカを水平に切った切り口では説明できません。そのまま、南向きの遠心力が大きくなって、南、つまり右へ曲がるという、あなたの最初のご理解でいいとおもいます。

この回答へのお礼

hata3955jさん

とてもわかりやすい例を出していただき、どうもありがとうございました。今の補足で私にも理解できました！！
かなりすっきりした感があります。　
お手数をお掛けして、どうもすみませんでした。
大変感謝しております。

さらに勉強して、気象を理解できるように頑張ります。

お礼日時：2007/08/16 17:40

No.3 回答者： noname#40706 回答日時： 2007/08/16 16:32

うーん　なかなかきびしい追求ですね・・・・（苦笑）

先ほどのサイトの図１０　で考えてみましょう。

人が立っています。日本ぐらいの緯度でしょうか。人の代わりに柱が立っている、その柱は地球の中心に向かって土に埋まっているとしてください。（遠心力と重力の合力の方向ではありません。地球のまさに中心方向です）いま、柱の上からボールを落とします。ボールは地球の中心向き、つまり、柱に沿っては落ちませんね。柱の足下から、５ｃｍぐらい南に落ちるでしょう。この理由はお分かりですね。（本当は０．００・・mmぐらいでしょうか）　つまり、ボールが地面についた地点の緯度は柱の足下の位置の緯度よりも南側です。
つぎに、柱の上からボールを西に向かって、地球の自転の速さと同じ速さで水平に投げてみましょう。このときは地球の遠心力は０になっています。ですから、ボールは柱に沿って真下、つまり地球のまさに中心に向かって落ちる。つまり、ボールが地面についた位置の緯度は柱の足下の緯度と同じです。
（もちろんその間に地球は東に向かって進んでいますから、ボールはあしもとから遙かに西に離れた地点に落ちます。）

ですから、ボールをそのまま落としたら、ボールは南にずれる。西に投げたら、南にずれない、同じ緯度を保ったまま、西に進む。つまり、そのまま落としたときにくらべて北にずれている、ということです。西に投げたら北に片寄る・・・・・・まさに右にずれましたね！！

見方を変えて、宇宙の彼方からこれをながめてみますと、ボールは地面めがけて、まっすぐに落下していってます。地球は東に向かって回転しています。ですから、ボールは緯度は同じでずいぶん西にずれた地面に着地します。下のスイカの切り口のような軌道をとります。

別の説明です。

あなたが柱のてっぺんに立って、ボールを自由落下させるのと同時に、西に向かって思い切って投げたら、緯度が変わらずに西に向かって離れていくボールと、南にずれながら下に落ちていくボールが見えます。　緯度が変わらずに西に向かって離れていくボールは、これは実は右に曲がっているのではないですか？

真西に投げたときの軌道・・・スイカの上１／３のあたりをすぱっと水平に切った切り口。このとき、あなたはスイカの切り口の付近にスイカの表面に垂直に立って、西の方を見ているとしてください。切り口は右にカーブしてますね。

数式を使って説明できたらいいのですが、前にも言いましたようにあんまり自信がないのですよ！！　　この程度で納得してくださいね。

ところで偏西風・・・の話ですが、
　
これは亜熱帯高圧帯から、北に向かって亜寒帯低圧帯に吹き込む大気の流れがコリオリの力によって右に、つまり東に向かって曲げられた気流です。ですから、進行方向が右に曲げられた「なれの果て　地衡風」だとお考えください。北に進んだ風が次第に右に曲がって　西風になったもの　です。　この大気の循環について勉強しはじめるとまたまたいろんな疑問が出てくるかも知れませんね。

No.2 回答者： noname#40706 回答日時： 2007/08/16 11:54

Ａ１　です　

先ほどのサイトは　高校の地学の先生が作っておられるものです。このページ以外にも　あなたの勉強のよい参考になるところがたくさんあると思います。

がんばってください。

もう一つサイトを貼り付けておきました

http://www.s-yamaga.jp/nanimono/nanimono-hyoushi …

第２部－３－　大気と海の科学

も参考になると思います。　これも　高校の地学の先生の執筆です。

専門家の難しい数式をあまり使わない文ですので、ぜひ参考にしてください。

この回答への補足

すみません、質問者のbon4480です。

先ほど納得したはずだったのですが、もう一度考えてみて不思議に思ったことがあります。

確かに西向きに風が吹いた場合は自転力と打ち消しあって遠心力は弱くなります。ただ重力のベクトルは依然南側で、右に曲がっていくことが理解できません。（自分の感覚では直線かやはり左側に向かうような感じがします。）

また、偏西風などは、進行方向右にずれていくことはないのでしょうか？？　質問ばかりで申し訳ありません。
馬鹿な頭で考えれば考えるほど、疑問が出てきてしまいます。

補足日時：2007/08/16 14:35

No.1 回答者： noname#40706 回答日時： 2007/08/16 11:41

難しいですね。

南北方向については、回転円盤上でボールを転がす実験などの例でよく説明されています。また、あなたの

＞＞南北方向ならば、確かに緯度によって自転の速さが異なり（赤道側が早く、高緯度側はそのスピードに追いつけない・・・・と、よくご理解されています。

東西方向では緯度は同じ・・・・

＞＞東西方向の場合は遠心力などが関連しているのでしょうか・・・・
非常に鋭いご指摘です。ご賢察の通りです。

下のサイトの説明が一番分かりやすいかもしれません。　その中で

「もう一つの説明　図１０　」　

のところををご覧ください。

東側に投げたら、地球の自転速度より速くなり、遠心力が大きくなる。その遠心力の向きが、北半球では「南向き」、つまり進行方向右向きだという点に注目してください。

http://georoom.hp.infoseek.co.jp/7old/2atmos/2Co …

本来ならば、下のサイトのように
慣性座標系で記述された運動方程式を回転座標系に記述し直せば、すっきりと分かる「はず」なのでしょうが、実は私もなかなか理解し切れません。気象学の勉強の範囲ならば、上のサイトの理解の仕方で十分ではないかと思っています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%AA% …

この回答へのお礼

hata3955jさん

回答どうもありがとうございました。ご親切にもとてもわかりやすいサイトを紹介していただき、大変感謝しております。
すんなりと理解できた気がします。遠心力と重力のベクトルが南向きなんですね！こういった考えから赤道上の東西方向も、このベクトルが打ち消しあっているからコリオリ力がゼロだということなんですね！

＞＞東側に投げたら、地球の自転速度より速くなり、遠心力が大きくなる。

自転速度に逆らうかどうか、この点は盲点でした。
理解を深めることができました。
本当にありがとうございました。

お礼日時：2007/08/16 13:35