نیروی کوریولیس یک نیروی مجازی است که بر روی اجسام متحرک در یک چارچوب مرجع چرخان اثر میگذارد و باعث میشود که مسیر حرکت آنها منحرف شود. این نیرو به علت چرخش زمین ایجاد میشود و تأثیرات مهمی در الگوهای جوی، اقیانوسی و حرکت پرتابهها دارد.
برخی از تأثیرات نیروی کوریولیس عبارتند از:
جریانهای هوا و اقیانوس: نیروی کوریولیس باعث انحراف جریانهای بزرگ هوا و اقیانوس به سمت راست در نیمکره شمالی و به سمت چپ در نیمکره جنوبی میشود.
شکلگیری سیکلونها: این نیرو باعث چرخش و شکلگیری سیکلونها و طوفانها میشود. در نیمکره شمالی، سیکلونها به صورت پادساعتگرد میچرخند و در نیمکره جنوبی به صورت ساعتگرد.
پرتابهها: نیروی کوریولیس باعث انحراف مسیر پرتابهها و موشکهای دوربرد میشود.
به طور کلی، نیروی کوریولیس یکی از نیروهای مهم و تأثیرگذار در فیزیک و دینامیکهای جوی و اقیانوسی است.
در فیزیک، نیروی کوریولیس یک نیروی مجازی است که بر اجسام متحرک در یک چارچوب مرجع چرخان اثر میگذارد و باعث میشود مسیر حرکت آنها منحرف شود. در چارچوب مرجعی که ساعتگرد میچرخد، نیروی کوریولیس به سمت چپ حرکت جسم اثر میگذارد و در چارچوبی که پادساعتگرد میچرخد، نیروی کوریولیس به سمت راست حرکت جسم اثر میگذارد. انحراف یک جسم به دلیل نیروی کوریولیس به عنوان اثر کوریولیس شناخته میشود.
اگرچه این نیرو پیش از این توسط دیگران شناخته شده بود، ولی بیان ریاضی آن در سال ۱۸۳۵ توسط دانشمند فرانسوی گاسپار-گوستاو دو کوریولیس در ارتباط با نظریه چرخهای آبی منتشر شد. اوایل قرن بیستم، اصطلاح نیروی کوریولیس در ارتباط با هواشناسی مورد استفاده قرار گرفت.
قوانین حرکت نیوتون حرکت یک جسم در یک چارچوب مرجع لخت (غیر شتابدار) را توصیف میکنند. وقتی این قوانین به چارچوب مرجع چرخان تبدیل میشوند، شتابهای کوریولیس و گریز از مرکز ظاهر میشوند. وقتی این نیروها به اجسام با جرم اعمال میشوند، نیروهای مربوطه متناسب با جرمهای آنها هستند. اندازه نیروی کوریولیس متناسب با نرخ چرخش است و اندازه نیروی گریز از مرکز متناسب با مربع نرخ چرخش است.
نیروی کوریولیس در جهتی عمود بر دو کمیت عمل میکند: سرعت زاویهای چارچوب مرجع چرخان نسبت به چارچوب مرجع لخت و سرعت جسم نسبت به چارچوب مرجع چرخان. اندازه این نیرو متناسب با سرعت جسم در چارچوب مرجع چرخان است (به طور دقیقتر، به جزء سرعت که عمود بر محور چرخش است). نیروی گریز از مرکز به سمت بیرون در جهت شعاعی عمل میکند و متناسب با فاصله جسم از محور چارچوب مرجع چرخان است.
این نیروهای اضافی به عنوان نیروهای اینرسی، نیروهای مجازی یا نیروهای شبهای شناخته میشوند. با معرفی این نیروهای مجازی به یک چارچوب مرجع چرخان، قوانین حرکت نیوتون میتوانند به سیستم چرخان اعمال شوند به گونهای که گویی یک سیستم لخت است؛ این نیروها به عنوان عوامل تصحیحی هستند که در یک سیستم غیر چرخان لازم نیستند.
در استفاده عمومی (غیر فنی) از اصطلاح "اثر کوریولیس"، چارچوب مرجع چرخان تقریباً همیشه زمین است. به دلیل چرخش زمین، ناظران زمینی برای تحلیل صحیح حرکت اجسام باید نیروی کوریولیس را در نظر بگیرند. زمین هر روز یک چرخش کامل انجام میدهد، بنابراین برای حرکت اجسام روزمره، نیروی کوریولیس محسوس نیست؛ تأثیرات آن فقط برای حرکات در فواصل بزرگ و مدت زمان طولانی مانند حرکت بزرگمقیاس هوا در جو یا آب در اقیانوس، یا جایی که دقت بالا مهم است، مانند مسیر پرتاب گلولهها و موشکها قابل توجه است.
این حرکات به سطح زمین محدود میشوند، بنابراین تنها جزء افقی نیروی کوریولیس به طور کلی مهم است. این نیرو باعث میشود که اجسام متحرک روی سطح زمین در نیمکره شمالی به سمت راست (با توجه به جهت حرکت) و در نیمکره جنوبی به سمت چپ منحرف شوند. اثر انحراف افقی در نزدیکی قطبها بزرگتر است، زیرا نرخ چرخش مؤثر در اطراف محور عمودی محلی در آنجا بزرگتر است و در استوا به صفر کاهش مییابد.
به جای جریان مستقیم از مناطق با فشار بالا به مناطق با فشار پایین، همانطور که در یک سیستم غیر چرخان رخ میدهد، بادها و جریانها به سمت راست این جهت در شمال استوا (ساعتگرد) و به سمت چپ این جهت در جنوب آن (پادساعتگرد) تمایل دارند. این اثر مسئول چرخش و در نتیجه تشکیل سیکلونها است.
در این وبلاگ به ریاضیات و کاربردهای آن و تحقیقات در آنها پرداخته می شود. مطالب در این وبلاگ ترجمه سطحی و اولیه است و کامل نیست.در صورتی سوال یا نظری در زمینه ریاضیات دارید مطرح نمایید .در صورت امکان به آن می پردازم. من دوست دارم برای یافتن پاسخ به سوالات و حل پروژه های علمی با دیگران همکاری نمایم.در صورتی که شما هم بامن هم عقیده هستید با من تماس بگیرید.