תדירות קוריוליס

בפיזיקה, תדירות קוריוליס f, שלעיתים נקראת גם פרמטר קוריוליס או מקדם קוריוליס, שווה לפעמיים מכפלת קצב הסיבוב של כדור הארץ Ω בסינוס קו הרוחב φ:

$f=2\Omega \sin \varphi .\,$

למונח יש שלל יישומים הן בבעיות ממכניקה קלאסית והן במטאורולוגיה ואוקיינוגרפיה; הדינמיקה של מערכות מזג אוויר וזרמי ים בקנה מידה "גדול" נשלטת באופן מובהק על ידי פרמטר קוריוליס המקומי. תנודות אינרציאליות (וגלי רוסבי הנגזרים מהן; לאלו חשיבות מפתח במודלים אוקיינוגרפיים ומטאורולוגיים) על פני השטח של כדור הארץ הן בעלות התדירות הזאת. תנודות אלו הן תוצאה של אפקט קוריוליס.

הסבר

נתייחס לגוף (למשל אלמנט נפח של האטמוספירה) הנמצא בקו הרוחב $\varphi$ ונע במהירות $v$ במערכת הייחוס המסתובבת של כדור הארץ. במערכת הייחוס המקומית של הגוף, הכיוון האנכי הוא מקביל לרדיוס וקטור המצביע ממרכז כדור הארץ למיקומו הנוכחי של הגוף בעוד שהכיוון האופקי ניצב לכיוון האנכי הזה ועשוי להיות כל כיוון במישור המשיק לכדור הארץ בנקודה זו. כוח קוריוליס (היחסי ל-$2\,{\boldsymbol {\Omega \times v}}$) הוא מאונך למישור המכיל את וקטור המהירות הזוויתית של כדור הארץ ${\boldsymbol {\Omega }}$ (כאשר $|{\boldsymbol {\Omega }}|=\Omega$) ואת וקטור המהירות העצמית $v$ במערכת הייחוס המסתובבת של כדור הארץ. לפיכך, כוח קוריוליס הוא תמיד בזווית $\varphi$ ביחס לכיוון האנכי המקומי. הרכיב האופקי של תאוצת קוריוליס הוא על כן תמיד $2\Omega v\sin \varphi =fv$ (באופן כללי, לתאוצת קוריוליס יהיה גם רכיב אנכי, השואף להטות את הגוף מעלה או מטה).

שיווי משקל

למונח יש יישומים תאורטיים מעניינים עבור הבעיה של זרימת אוויר מאוזנת (בהזנחת החיכוך והשפעת גרדיאנטי לחץ) - נניח לשם דוגמה גוף (שעשוי להיות גוש אוויר) שנע במהירות $v$ וברדיוס עקמומיות $r$ כך שכוח קוריוליס שווה לכוח הצנטריפטלי (אודות ל-${\boldsymbol {\Omega }}$) הנדרש כדי לשמור על הגוש במסלול מעגלי זה. מתקיים:

$v^{2}/r=2(\Omega \sin \varphi )v$

אם נציב $v=r\omega$ כאשר $\omega$ היא קצב הסיבוב של הגוף במסלולו המעגלי, נקבל:

$f=\omega =2\Omega \sin \varphi .$

כלומר הגוף ינוע בתדירות זוויתית קבועה ללא קשר למהירותו הקווית, שערכה עומד על תדירות קוריוליס. במכניקה, מחצית תדירות קוריוליס היא גם תדירות הסיבוב של מישור התנודה של מטוטלת פוקו.

פרמטר קוריוליס מכתיב גם את התנהגותן של מערכות מזג אוויר; ערכו של פרמטר זה קובע למעשה את קנה המידה שבו כוח קוריוליס משפיע על מערכת מזג האוויר במידה ניכרת - קנה מידה זה הוא מהירות הרוח האופיינית במערכת מחולקת בתדירות קוריוליס.

ראו גם

• מטוטלת פוקו

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

26370538תדירות קוריוליס