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赤道上でのコリオリの力について、質問です。
赤道上では、働かない、と言われますが、重力に対し「直角方向」に動く物は、そうだと思いますが…
例えば、真上にロケットを打ち上げた時、見かけ上、西へずれるのではないでしょうか?
(同様に、真下に打てば、東へずれるのでは…?)
これは『コリオリの力』とは、関係ないのでしょうか?

…宜しくご教授お願いいたしますm(_ _)m

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A 回答 (4件)

コリオリの力は物体の速度ベクトルと地球自転の角速度ベクトルの外積に比例しますから、赤道上であろうとなかろうと、速度ベクトルが自転軸に平行でなければ働きます。

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この回答へのお礼

ありがとうございます!
m(_ _)m
…私、物理等に、全くの素人なのですが、「回転軸に平行」というのは、回転と同じ方向に動く(円を描いて動く)という事でしょうか?

お礼日時:2010/05/12 06:45

>例えば、真上にロケットを打ち上げた時、見かけ上、西へずれるのではないでしょうか?



まさにそのとおりですね。地表に対して静止状態から鉛直に投射された物体には,見かけ上西向きのコリオリ力が働きます。そして,同じく地表に対して静止状態から自由落下させたときに,コリオリ力は東向きに働き,東にずれて落下します。理論上赤道上で,100m落下について2cmほどずれるようです。下記など参考になりましたら。

http://homepage2.nifty.com/ysc/kansei.pdf
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この回答へのお礼

ありがとうございます!
m(_ _)m
…私、基本が解っていなかったもので…f^_^;
説明していただき、解るようになってきました。

お礼日時:2010/05/12 20:58

#1です。



>「回転軸に平行」というのは、回転と同じ方向に動く(円を描いて動く)という事でしょうか?

いいえ。北極と南極を結んだ直線に平行ということです。

この回答への補足

すみません(;_;)
後から意味が解りました。
どこを起点にするのであれ、自転の回転軸と平行に動く物ならば、曲がって見える事はない、のですね。
解るのが遅くて、ごめんなさい。
回答ありがとうございます。
m(_ _)m

補足日時:2010/05/13 02:39
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
自転する球体の上を移動するから、軌跡が曲がって見えるのであって、
球体ではなく、円筒形の上を移動するならば、曲がらない、
という事でしょうか…?

お礼日時:2010/05/12 20:51

 そうです、そういう設定ならばコリオリの力はあります。

お考えになっているのは、赤道を含む平面が回転していると考えればよく、その平面は回転しているのですから、よくあるコリオリの力を説明するモデルと全く同じになります。
 赤道上でコリオリの力がないというのは赤道接する充分小さな垂直な平面を考え、そこではコリオリの力はないといっているのです。赤道上の振り子は、そういう平面上で振れています。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!
m(_ _)m
『垂直な平面』というと、理論上、という事で、実際の三次元の地球だと、コリオリの力が働いていない場所は、無い、ということなのでしょうか…?

お礼日時:2010/05/12 09:33

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よろしくお願いします。

この「地理学」のカテゴリにおける すぐ下の質問では、
回答者の方から
「本当に赤道直下」ではバケツの穴から流れ出す水の渦巻きはできない。
との回答がありました。参考URLもそれなりに信用がおけそうです。

しかし、このサイトでは、過去に同様な質問があり、例えば
http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=99400
では、コリオリの力よりも他の要素が圧倒的に大きいとされています。
(ちなみに私も現時点ではこの考えですが)

低気圧とか、海流とか、偏西風などならいざ知らず、
バケツの水や風呂桶の水などの事例で、
「真の赤道直下で渦ができず、
 少し(10m程度)北では反時計回り、少し南では時計回り」
というのは、センスとして否定しませんが、
ちょっと出来過ぎのような気がします。

皆様のお考えや情報などありましたらお寄せ下さい。

Aベストアンサー

参照URLの記事を読んだ後ちょっと実験してみたのですが、その記事の中で書かれているような結果には残念ながらなりませんでした
まず、浴槽と2種類の洗面台で5回ずつ、可能な限り水を平静にしてから栓を抜いたところ、例外無く反時計回りの渦になりました
次に洗面台の1つで5回ずつ時計回り、反時計回りそれぞれの流れを作ってから栓を抜いてみたところ、最初が反時計回りの場合は例外無く最終的な渦も反時計回りとなりましたが、最初が時計回りだと最終的な渦の向きは時計回りが3回、反時計回りが2回でした(なお、水の流れや渦の向きはイソジンを滴下して確認しました)
今度は、予め溜める水の量に変化をつけ、かつ、予め作る時計回りの流れの速さがなるべく同じになるように(具体的には同じ位置に滴下したイソジンの流紋の末端の周期が等しくなるように)して実験してみたところ、水の量が多いほど最終的な渦の向きが反時計回りに逆転しやすい、という結果が出ました

『コリオリの力は(少なくとも日本付近では)渦を作るのに十分な大きさだが、洗面台に溜めた水程度の質量に加わわっている力は、人間が覆せないほどの大きさではない』、ということになるかと思います
赤道付近では、コリオリの力は、『渦を作らないように働く』のではなく、『どちら向きの渦をつくるように働くにしてもきわめて小さい』ということのはずですから、『運がよければ渦が出来ずに落ちるが、何かの弾みでどちら向きの渦に転んでもおかしくない』、といったところになるのではないでしょうか

なお参照ページの、フーコーの振り子の周期が2日弱だからコリオリの力の大きさが不十分だとする議論は、ちょっとおかしいと思います
フーコーの振り子の周期から敷衍して言えるのは、もし水と容器との間に働く力を無視できれば、容器の中で溜まった水が、フーコーの振り子と同じ周期で回転するだろう、ということであって、栓を抜いたときに排出口に集中する渦の周期が2日弱になるわけではないでしょう

参照URLの記事を読んだ後ちょっと実験してみたのですが、その記事の中で書かれているような結果には残念ながらなりませんでした
まず、浴槽と2種類の洗面台で5回ずつ、可能な限り水を平静にしてから栓を抜いたところ、例外無く反時計回りの渦になりました
次に洗面台の1つで5回ずつ時計回り、反時計回りそれぞれの流れを作ってから栓を抜いてみたところ、最初が反時計回りの場合は例外無く最終的な渦も反時計回りとなりましたが、最初が時計回りだと最終的な渦の向きは時計回りが3回、反時計回りが2回でした(な...続きを読む

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地球の傾きについては無視してもそんなに問題ありません。おおめにみれば傾いていないと思ってください。

慣性ってありますね。動いてるものは、ほかの力が加わらなければそのままの向きで動き続ける。これはもう確認されているとしていいですね。

振り子のおもりも、ふつう同じ向きに行ったりきたりしますね。おもりが静止する位置を0の点とします。おもりを南側に引いて放すと、おもりは0の点を通って北側に振れて、また0の点を通って南へ戻ってきます。(振り子が重力で振動する理屈は省略。)

さて、この振り子がほかの力を受けないで振れ続けると、その向きは変わらないはずですね。いつまでも南北に動く。もし地球が動いていなければ。

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すると、回っているのは地球のほうで、振り子は実はずっと同じ向きに動いている。私たちも地球と一緒にまわっているから「止まっている」つもりになっているので、逆に振り子のほうが回るように見えるということか。
これなら「目に見えない謎の力」を探さないですみます。回っている地球の上で同じ向きに振れつづける振り子が、地球に乗っかって見ている我々には「向きを変える」ように見える。

あとは緯度によって振り子の向きの変わり方がちがうことを説明できれば完全な証明になるわけです。
(その点については他の解答が参考になるとおもいます。)

地球の傾きについては無視してもそんなに問題ありません。おおめにみれば傾いていないと思ってください。

慣性ってありますね。動いてるものは、ほかの力が加わらなければそのままの向きで動き続ける。これはもう確認されているとしていいですね。

振り子のおもりも、ふつう同じ向きに行ったりきたりしますね。おもりが静止する位置を0の点とします。おもりを南側に引いて放すと、おもりは0の点を通って北側に振れて、また0の点を通って南へ戻ってきます。(振り子が重力で振動する理屈は省略。)

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Q低気圧の風は、なぜ反時計回りに吹き込むのですか?

低気圧の風は、なぜ反時計回りに吹き込むのですか?
高校の地学の教科書には、風はコリオリの力(転向力)を受けて、北半球では進行方向に対して直角右向きに曲げられると書いてあります。
にもかかわらず、低気圧の風が反時計回りとは、左向きに曲げられていると思うのですが、どういうことなのでしょうか?
どなたか分かりやすく教えていただけないでしょうか?

Aベストアンサー

 下図をご覧ください。
 等圧線上のA点から吹き出す風は低気圧の中心に向かってB点のほうへ進もうとしますが、コリオリの力によって進行方向右向きにそらされC点に到達します。
 ここでも風は低気圧の中心に向かってD点に向かおうとしますが、コリオリの力によって進行方向右向きにそらされE点に到達します。
 これを繰り返した結果、風は反時計回り、つまり左回りに吹くのです。

Q赤道上での転向力

質問お願いします。
参考書では「赤道上での転向力は0」と書いてあるのですがこれは投げたボールが真っ直ぐに飛ぶ、ということでしょうか?
その場合はボールをどこからどこに投げてると想像したらいいんでしょうか?お願いします。

Aベストアンサー

>投げたボールが真っ直ぐに飛ぶ、ということでしょうか?
はい,そうです。(もちろん重力がありますので落下はします)

>その場合はボールをどこからどこに投げてると想像したらいいんでしょうか?
厳密に言えば,赤道を外れた時点で転向力がかかりますので,最後まで転向力をゼロに保つには,真東方向か真西方向に投げることになります。
しかし,実際の転向力は,最大となる北極点・南極点でもごくわずかですので,どちら向きに投げても事実上はゼロと見なして良いでしょう。

ちなみに,センター地学ということですので,質問者さんは高校生のようですので,もしかしたら前の回答で「ベクトル積」などという言葉が出てきてぎょっとされたかもしれません。
しかし,高校の数学ではベクトル積(外積)は習いませんので,気にしなくてかまいません(大学レベルの内容を先取りしている学校では学ぶかも知れませんが)。また,「角速度ベクトル」なんてものも習いません。

Q角速度のベクトルの方向は何故回転軸なんでしょうか

角速度のベクトルの方向は、回転軸になるというのが納得できません。
例えば、極座標系で、ある粒子がZ軸を中心に右周りに半径を変えず回転していたとして、
位置ベクトルが(s,0,z)だとして、
速度ベクトルは(ds/dt, s*(dθ/dt),dz/dt)=(0,s*(dθ/dt),0)になると思うのですが、
この点からしてもZ軸については速度が0のはずです。
粒子が動いているのは勿論θ方向なので、直感的に(0,Ω,0)がしっくりきます。
なのに、速度ベクトルΩが何故(0,0,Ω)になってしまうんでしょうか。。
どなたか分かる方教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

たんに、約束事です。
回転系のベクトルは、右ねじが回転した時に進む方向にとる。という決まりがあるだけのことで、実際の動きとは関係ありません。
こういう向きに決めておくと、なにかと計算上便利ということもありますが。

Q台風はなぜ北上するのか?教えてください。

こんにちは。
台風はなぜ北上するのでしょうか?東西の動きは、気圧や風の影響などでまだ説明がつきますが、北上することについてはわかりません。
調べるところによると、コリオリ力によるものだとかありますが、実際ははっきりしているのでしょうか?
詳しい方、教えてください。よろしくお願いしいます。

Aベストアンサー

これは、台風だけでなく、ハリケーンやインド洋のサイクロンが、そもそもなぜ北上するのかと言う問題です。

実は、このことの理由はかなり難しいのです。
それで、簡単には、完全に正確ではありませんが、先ず次のように理解するのがいいです。

赤道から高緯度へ地球的な大きな大気の流れがあります。
台風はその流れのために北上します。
この北向きの流れの強さはその場所の偏西風の強さに比例します。
ですから偏西風の強いところで北行の速度は上がります。

少し厳密な説明を次に書きます。

実は普段、上述の大気の流れはなく、大気を北向きに流そうとする圧力があるだけです。この圧力があっても、地球が自転しているために力学上の理由(つまり、コリオリ力)で北向きの流れはできません。
台風があると、この北向きに流そうとする圧力で北行させられるのです。
この圧力の強さはその場所の偏西風の強さと一致します。
ですから、偏西風の強い所ほど台風を北行させる力が強いのです。
(この圧力から考えるのは難しいですから、上述のように単に流れがあるの理解でいいと思います、潜在的には流れはあるのですから。)

補足:
上層の天気図で偏西風のところで等高線が緯度線に平行ですが、その混み具合が、北向きに流そうとする圧力(気圧傾度力)であり、偏西風の強さでもある訳です。その混み具合は偏西風の軸(ジェット気流)に近いほど大きくなります。

これは、台風だけでなく、ハリケーンやインド洋のサイクロンが、そもそもなぜ北上するのかと言う問題です。

実は、このことの理由はかなり難しいのです。
それで、簡単には、完全に正確ではありませんが、先ず次のように理解するのがいいです。

赤道から高緯度へ地球的な大きな大気の流れがあります。
台風はその流れのために北上します。
この北向きの流れの強さはその場所の偏西風の強さに比例します。
ですから偏西風の強いところで北行の速度は上がります。

少し厳密な説明を次に書きます。

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Qコリオリの力に関してです。

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。

Aベストアンサー

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。

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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...続きを読む

Qシアとは?(気象学)

気象学で、よく「シア」という言葉を
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ません。ご存知の方、いらっしゃいまし
たら、どうかお教えください。

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 シアー(もしくはシヤー)の定義は、風向、風速(どちらか一方でも良い)が急に変化しているところを結んだ線です。
 しばしばその線に沿って気流が収束することになります。

 図で書くとこんな感じです。

北  ↓ ↓ ↓
↑--------- シアーライン
   → → →

  矢印は気流の流れ

 いかがでしょうか?


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