전향력은 적도 부근에서 더 크게 발생하나요?
코리올리 효과에 의한 전향력은 적도에서 더 크게 발생하나요? 아니면 북위도 지역에서 더 크게 발생하나요? 자세한 설명 부탁드립니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
코리올리 효과로 인한 전향력의크기를 따졌을 때 적도에서는 0으로 최소고 극지방에서 최대치입니다.(전향력은 m Ω v sinθ에 비례하며, θ=90 일 때 극지방, θ=0일 때 적도, Ω 자전 각속도, v는 물체의 속력, m 질량 입니다.)
코리올리 효과를 기하적으로 생각하면 조금 더 쉽고 직관적으로 이해할 수 있습니다. 먼저, 지구는 곡률을 가진 구형이고 자전축을 기준으로 회전하고 있다는 점을 알아두고 설명하겠습니다.
적도에서는 회전하고 있는 방향에 대해 나란한 방향으로 물체가 날아가기 때문에 전향력을 0으로 볼 수 있습니다. 아래그림에서 빨간 물체를 자전축과 나란하게 던지게 되면 회전에 의한 효과를 보기 어렵기 때문입니다. (이는 이해를 돕고자하는 극단적인 경우로 실제 지구는 중력이 작용하고 있어 던진 물체가 중력에 끌려 극지방 부근을 향하게 이동합니다.)
극점(극지방; 북극; 남극;)에서는 아래 그림과 같이 회전축을 기준으로 물체를 수직하게 던지기 때문에 회전에 의한 영향력을 가장 많이 받습니다. 그래서 전향력이 최대인 것이죠.
<코리 올리 효과>
태양, 지구를 위에서 바라볼 때 지구는 반시계 방향으로 자전합니다. 그리고 이상황에서 우리가 적도에서 물체를 북극 방향으로 쏘았다고 상상해보죠. 지구는 반시계방향으로 자전하고 있기 때문에 지구에서 본 관찰자 입장에서는 분명 물체를 북극방향으로 쐈는데 오른쪽으로 휘어서 날아갈 것입니다. 왜냐하면 적도에서 자전속도로 인해 오른쪽으로 운동하려는 관성이 작용하기 때문이며, 이 자전 선속력은 적도에서 자전 속력이 가장 빠르며 지구의 북반구로 갈수록 자전 선속력이 느려지기 때문이죠. 마치 지구 관찰자의 입장에서 힘을 받는거 처럼 느껴지기 때문에 관성력으로 분류되고 이를 코리올리 효과라고합니다. 그리고 북반구에서 태풍이나 배수구에서 회전 방향이 반시계 방향인지도 바로 이해가 가실겁니다. 태풍이나 배수구의 경우는 위쪽 유체는 아래쪽으로 이동하며 왼쪽으로 휘며, 아래쪽 유체는 위쪽으로 이동하며 오른쪽으로 휘기 때문이죠. 지구의 자전에 의해, 코리올리 효과에 의한 것이죠.
자세히 설명한다고 내용이 길어졌네요. 이해가 잘 되셨길바랍니다.
도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
지구는 자전축을 중심으로 회전 운동을 합니다. 어느 위도에서 관측자가 가지는 회전 각속도는 지구자전에 의한 회전 각속도(360도/24h)*sin위도 에 해당하는 값을 가집니다. 즉 적도에 있는 관측자는 회전 각속도가 0입니다. 제가 이해한 방법은 극에 서 있는 관측자는 회전을 하지만 적도에 서 있는 관측자는 한 방향으로 쭉 나아가기만 한다는 것을 알 수 있습니다.
질문자님께서 언급해주신 코리올리효과에 의한 현상은 물체를 이동하려고 하는 힘이 아닌 회전시키려고 하는 물리량입니다. 북반구에서는 회전축이 자전축과 나란한(평행한) 상태의 회전축에 대하여 시계방향으로 회전하려고 하는 힘이며, 적도에서는 Zero가 되고, 남반구에서는 반시계방향이 되겠습니다.
전향력, 코리올리 힘은 지구 회전에 의해 나타납니다.
따라서 적도는 회전 성분이 없기 때문에 적도에 가까울수록 코리올리 힘은 0이 됩니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
완전 적도에서는 코리올리힘이 발생하지않고 평형상태를 유지합니다.
그러나 적도부근에서는 원심력이 강하게 발생하고, 공기흐름이 빠르므로 코리올리힘이 강합니다.
즉, 태풍을 만드는 주 원인인 코리올리힘과 태풍이 적도 부근에서 만들어지는것과 관련이 있습니다.
감사합니다.
