赤道から北極と南極に向けてボールを投げたら？

地学に詳しい方に質問です。
赤道から北極と南極に向けてボールを投げたら、それぞれどっちに曲がって見えるのでしょうか？

No.1 回答者： fujic-1990 回答日時： 2013/07/19 03:56

　コリオリの力の話ですかね？

　まずは、公転や太陽系自体の移動は考える必要はないわけですよね。自転だけ考えてください。

　北極に向けて投げた場合（当然、投げた人は北極方向を向いている）。

　まずボールは、空中なので（宇宙の固定点から見て）まっすぐに北に向かって移動していきますよね。

　でも、投げた当人つまりボールの観察者は、地上にいるので、地球の自転に伴って右へ右へと移動していきますから、ボール左へ左へと曲がっていくように見えるでしょうね。

　南極へ向けて投げた場合（当然、投げた人は南極方向を向いている）。

　まずボールは、空中なので（宇宙の固定点から見て）まっすぐに南に向かって移動していきますよね。

　でも、投げた当人つまりボールの観察者は、地上にいるので、地球の自転に伴って左へ左へ移動していきますから、ボールは右へ右へと曲がっていくように見えるでしょうね。

　※右、左というのは、投げた人から見ての右左のこと。
　

No.2 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/07/19 08:22

＞それぞれどっちに曲がって見えるのでしょうか？

　立ち位置、基準をどこに置くかで変わります。
　発射地点が赤道であるかとかは関係ないです。
　地球の回転方向が⇒の方向だとすると
　極　　　

　中緯度　⇒⇒　　◎→→

　赤道　　⇒⇒⇒⇒　　　●→→→→

　中緯度　⇒⇒

　極　　　

◎や●を南北に向かって投げたとする。
赤道より北の半球では、北に行くほど地表の東向きの速度は少なくなりますから、北に向かった球は地表の速度を越えてしまいますから、地面を追い越してしまいますから、
　　／
　●
　へ進んだように見えます。すなわち●から見ると右にカーブしている。
「北半球で真北に撃った砲弾が、標的よりもわずかに東（右）にずれることは昔から知られていることである。( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%AA% … )」

　逆に南に向かうと
　東向きの速度を持った●が、地表を追い越すのですから、今度は左にカーブします。

　真上==極から見るとこの関係はよくわかります。

　この方向一見台風の回転方向と異なるように見えますが、そうではありません。台風の中心に吹き込む風が右によるために、台風は左巻きになるのです。

No.3 回答者： nananotanu 回答日時： 2013/07/19 08:54

＃１さんも＃２さんも勘違いされています。

コリオリの力によって曲がる(曲がって見える)のは…
北半球では右に曲がって、南半球では左に曲がって見える。

コリオリの力で曲がる(曲がって見える)向きは…
どちらに向かって投げたか、ではなく、北半球で投げたか、南半球で投げたか、で決まる。
　(北半球の中緯度で北に投げても南に投げても、右に曲がって見える)


んで、一番肝心な事ですが、赤道直下ではコリオリの力は働きませんので、『どちらにも曲がりません』

No.4 回答者： nananotanu 回答日時： 2013/07/19 09:13

コリオリの力の生じる原理ですが、次のページの右側にあるアニメが解り易いと思います。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%AA% …

で、北極点・南極点ならこのアニメ通りだろうが、他の地点では地面回転して無いじゃん、と思われるでしょうが、そこにトリックというかテクニック(正しく理解する為の)があります。

ココで、日本(中緯度の代表で、単にイメージし易く、の意味だけです)に建っている、ある建物の四角い部屋を想像しましょう。ココで、部屋の四辺は正しく東西および南北に向いているとします。部屋の真ん中に立っていると考えて下さい。部屋は自転に従って地球の外からみれば東へ向かって移動していますが、極端な言い方をすると、部屋の南端と北端でその速度が違いますよね？角速度は同じですが、南端の方が北端よりも赤道に近く、結果として僅かですが移動距離が長くなる(赤道に平行に地球を輪切りにしたとき、半径が大きく円周が長くなる為)ので。ですから、その部屋は、(回転の中心こそ部屋の中に無いですが)反時計回りに回転しているのと同等[回転している円盤の、外寄りの一部]になるのです。部屋自体が回転しているとみなせるので、アトはドッチ方向に投げようと、先のアニメと同じ原理でボールは右へと曲がったように見えます(というか、観測者が地面と一緒に運動していると「曲がります」)。
南半球の場合は、上の説明で部屋の南端と北端が逆になります(北の方が赤道に近く、移動距離が長い)ので、時計回りに回転している事になり、投げたボールは左に曲がります。

赤道直下では、部屋の南端と北端で、同じ移動距離となりますから、部屋は平行移動、したがって上の仮想円盤に置き換えれば『回転していない』事に相当し、そもそもコリオリの力が生じません。

No.5 回答者： manno1966 回答日時： 2013/07/19 13:02

> 赤道から北極と南極に向けて

スケールが少し微妙ですね。
この為、少し判りにくくなっているように思います。


例えば、
オープンカーに乗ってボールを投げると、投げたボールも車と同じ速度で動いているので、落ちてきたボールをキャッチできます。
(このような設問の場合、空気抵抗は無視します)
赤道上ということは、地球は自転しているので、この車の運動に例えると、直線的な動きではなく、カーブしているような円運動となります。
北極方向に投げる時は右に曲がる方向、南極方向に投げる時は左に曲がる方向に、それぞれ車が曲がると想定して考えて、ボールを投げたらどうなるかと考えたら、良いのでは。
右・左と言う事ではなく、三次元的な動きになりますがね。

もっと言うなら、地球の公転軌道上に地球と同じ速度で動いて宇宙遊泳していると想定して、北と南の方向に投げた時にどう見えるかという事を想定しても良いと思います。

No.6 回答者： nananotanu 回答日時： 2013/07/24 13:12

#５さんの言われる赤道上での自転運動に伴う円運動は、慣性力の立場で言うなら遠心力で、外部から見た立場で言えば、投げたボールも投げた人も同じ様に円運動を行う事で、相殺されているのではないでしょうか。

逆に、この円運動がボールにも伝わっているからこそ、上空に打ち出されない(円運動が伝わらないなら、自転による回転運動の接線方向に飛び出してしまうので、投げた人から見たら上空に上がっていく)。


コリオリの力に結びつく回転運動は、地面に対して並行(水平)な向きでの回転ですよ。
　※勿論、質問者様が意図されているのがコリオリの力による曲がりであるなら、ですが