Si la atmósfera sigue la rotación de la Tierra, ¿por qué hay un efecto Coriolis?

El efecto coriolis no tiene nada que ver con la atmósfera … aunque la atmósfera ciertamente se ve afectada por ella.

Coriolis ocurre debido a las propiedades del movimiento a través de una esfera giratoria, o incluso un disco giratorio. Habría un efecto Coriolis (mucho más pequeño) si estuviera parado en la luna.

Esta animación (cortesía de Wikipedia) muestra el efecto en un disco giratorio simple:

Así que concéntrate primero en la mitad superior de la animación:

Si vives en el borde exterior de un disco (el punto rojo en la animación), estás dando vueltas en círculo. Si un objeto (la esfera negra) se mueve a través del disco sin fricción, entonces viajará en línea recta … independientemente del movimiento del disco.

Sin embargo, desde SU perspectiva, el disco obviamente no está girando, y esto es lo que ve en la imagen inferior. Entonces, si observa el movimiento de la esfera desde la posición del punto rojo, parece que se mueve en un arco curvo.

Desde su perspectiva, es como si una fuerza misteriosa estuviera empujando la pelota para que hiciera eso … llamamos a esto la “fuerza de Coriolis”, aunque estrictamente hablando, es como “fuerza centrífuga” … no es una fuerza real en absoluto, sino solo un conveniencia por mantener las matemáticas simples. (Llamamos a esto una “pseudo-fuerza”).

En una esfera, sucede lo mismo, por lo que a medida que un objeto se mueve en dirección Norte / Sur en la Tierra, existe esta “fuerza” que lo aleja de esa dirección Norte / Sur.

El efecto es bastante notable en algunos casos, y no tanto en otros.

El efecto más obvio es causar la rotación de huracanes y tifones.

Técnicamente, la palabra “Huracán” solo se aplica a grandes tormentas rotatorias en el hemisferio NORTE y “Tifón” se aplica exactamente a lo mismo en el hemisferio SUR. Los huracanes siempre giran en sentido antihorario y los tifones en sentido horario. También es notable que a pesar de las condiciones climáticas iniciales muy similares, ni los tifones ni los huracanes se forman en el ecuador, y si son arrastrados hacia el ecuador, se esfuman antes de cruzarlo.

Todas esas cosas tienen que ver con coriolis. Debido a que la pseudo fuerza de Coriolis siempre empuja en una dirección opuesta a la rotación de la Tierra, y es más fuerte cuanto más lejos del ecuador va, el lado de la tormenta más cercano al polo se empuja en la dirección este / oeste con más fuerza que la parte más cercana al ecuador, y esta diferencia provoca esa rotación inicial. En el ecuador, el efecto coriolis en una gran tormenta se invierte, lo que interrumpe el flujo de aire y mata la rotación.

Las fuerzas de Coriolis sobre un objeto con el tamaño y la velocidad de rotación de la Tierra son en su mayoría demasiado pequeñas para ser perceptibles, pero hay algunos casos en los que son significativas. Uno es para francotiradores militares que disparan con alta precisión a distancias muy largas. Saben que cuando apuntan en una dirección predominantemente norte o sur, deben ajustar su puntería ligeramente para tener en cuenta la fuerza de coriolis en la bala.

Sin embargo, una cosa NO ES verdad. A menudo se afirma que la dirección en que gira el agua a medida que avanza hacia el desagüe en su fregadero es causada por coriolis, y que el agua gira en la dirección opuesta en el hemisferio sur.

Esta es una leyenda urbana, y es tan claramente falsa y FÁCILMENTE verificada por un simple experimento en su propia casa que me dan ganas de gritar cada vez que la escucho. Un lavabo del baño es MUCHO demasiado pequeño para que se le imponga un efecto coriolis medible.

La verdad es que el remolino de agua por el desagüe es una concentración de cualquier rotación sutil que ya estaba ocurriendo en el agua. Si llena el recipiente con agua de la espita a la izquierda del recipiente, es probable que provoque una ligera rotación en sentido antihorario en el agua que sobrevive hasta que desconecte el tapón. Si llena desde la otra espita, la rotación seguramente será lo contrario de eso. La conservación del momento angular acelera la rotación a medida que disminuye el radio de rotación, por lo que obtienes ese remolino increíblemente rápido al final.

Es posible que haya experimentado exactamente el mismo efecto si camina en un Merry Go Round. Camina hacia adentro y caerás ya que tu cuerpo aún no se ha desacelerado lo suficiente. Camina hacia afuera y caerás ya que tu cuerpo aún no se ha acelerado.

Como la Tierra es una esfera, se deduce que la circunferencia cambia de casi nada en los polos a unos 40000 km cerca del ecuador. Y dado que es una esfera, todo gira en aproximadamente 24 horas. Por lo tanto, se deduce que la velocidad en el ecuador es mucho mayor que la cercana a los polos.

Entonces, ¿qué es el viento? Es el resultado del flujo de aire. ¿Y por qué fluiría? Debido a que la Tierra no se calienta en todas partes por igual, por lo tanto, la temperatura del aire no es igual y, por lo tanto, la presión es diferente. Y eso hace que el aire fluya desde las áreas de alta presión en la dirección de las áreas de baja presión.

Y ahí es donde entran los efectos de coriolis. Vea el aire que se ha estancado durante algún tiempo en el ecuador y luego fluye hacia el Polo Norte irá “demasiado rápido” para ese lugar. Igualmente, cualquier aire en el hemisferio norte que se mueva hacia el ecuador irá demasiado lento. Como resultado, el aire tenderá a perder el área de baja presión de aire y comenzará a girar en espiral.

Y esa es una maravillosa explicación de por qué los huracanes siempre, nunca ha habido una excepción, siempre giran contra el reloj en el hemisferio norte y siempre van con el reloj en el hemisferio sur.

Fuerza de Coriolis – Wikipedia

Ciencias. Funciona.

La atmósfera sigue groseramente la rotación de la tierra. Pero la atmósfera se mueve con respecto a ese movimiento grosero. Llamamos a ese movimiento viento. La aceleración de Coriolis ocurre siempre que se observa una velocidad con respecto a un marco de referencia giratorio. Somos el observador en este marco de referencia giratorio. Vemos una velocidad (la velocidad del viento), así que observamos la aceleración de Coriolis que actúa sobre la cosa en movimiento.

“En física, la fuerza de Coriolis es una fuerza de inercia que actúa sobre los objetos que están en movimiento en relación con un marco de referencia giratorio”.

Cualquier cuerpo en movimiento libre que viaje sobre un objeto giratorio experimentará cierto grado de efecto Coriolis. La tierra es increíblemente grande y la velocidad angular a la que gira es muy pequeña, por lo que los efectos solo son visibles a largas distancias y largos períodos de tiempo.

Aunque la atmósfera sigue la rotación de la tierra, no está unida a la superficie como un árbol, por lo que es más susceptible al efecto Coriolis. Lo mismo ocurre con los océanos.

Debido a la FI en su pregunta. No soy científico, pero creo que es porque la atmósfera no puede seguir el ritmo.

El diámetro de la atmósfera exterior es, por definición, más largo que el diámetro de la Tierra en la superficie. Las moléculas de la atmósfera más alejadas tendrían que ir mucho más rápido para mantenerse al día con las de la superficie. Cuanto más lejos de la superficie del planeta, menor es la atracción de la Tierra.

Entonces la atmósfera no puede seguir el ritmo.

Hay algo de efecto Coriolis en la superficie, pero desaparece rápidamente cuando te mueves de la superficie.

El aire comparte el movimiento del resto de la Tierra, pero la Tierra giratoria también tiene una aceleración separada.

En física, la aceleración incluye cambios en la dirección.

La fuerza coriolis no tiene nada que ver con la atmósfera. Es porque la tierra está girando, y suponemos que está quieta. Debido a que la rotación es en sí misma una aceleración, significa que un marco inercial (como un giroscopio) parecería estar girando en relación con nosotros.

La atmósfera es arrastrada a la ecuación, literalmente. En efecto, el mundo giratorio arrastra consigo la atmósfera reacia, y al ser esencialmente inercial, siente la aceleración del marco o la fuerza de coriolis.

Porque diferentes partes de la Tierra viajan a diferentes velocidades. Los polos están efectivamente quietos, el ecuador viaja a 1000 mph. El aire quieto sigue el ritmo de la tierra debajo de él sin ningún problema. Pero si se mueve hacia el norte o hacia el sur, se está moviendo a la velocidad incorrecta para la porción de tierra debajo de él, y “se queda atrás” si viaja hacia el ecuador o “corre hacia adelante” si viaja hacia los polos.

Si la atmósfera fuera completamente estática y siguiera la rotación de la tierra, entonces, por supuesto, no habría ningún efecto Coriolis.

¡Pero tenemos vientos y corrientes en la atmósfera que llevan el viento de una latitud a otra y es entonces cuando tenemos el efecto Coriolis!

Los patrones de circulación de la atmósfera no causan el efecto Coriolis; son el resultado del efecto Coriolis. La existencia del efecto Coriolis es independiente de la presencia (o ausencia) de una atmósfera.

Con respecto a su afirmación de que la atmósfera sigue la rotación de la Tierra: Probablemente haya notado que la atmósfera no es un sólido rígido y se mueve en varias direcciones con respecto a la superficie de la Tierra. Entonces, el enunciado es una aproximación, no la verdad precisa.

Digamos que estás parado en el ecuador; por ejemplo, aquí *:

Debido a la rotación de la Tierra, usted y todo lo que lo rodea están dando vueltas (con respecto al centro de la Tierra) con una velocidad de superficie de aproximadamente [matemáticas] 463 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ { -1} [/ matemáticas].

Dé un paso (digamos [math] 1 \, \ text {m} [/ math]) hacia el norte. Debido a que la Tierra es más o menos esférica, la velocidad de la superficie disminuye a medida que te alejas del Ecuador, llegando a cero en los polos. Cuando avanza [matemática] 1 \, \ text {m} [/ matemática] hacia el norte, la velocidad de la superficie de la Tierra en ese punto es muy ligeramente menor, aproximadamente [matemática] 1.5 \ veces 10 ^ {- 13} \ , \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1} [/ math]. Esta es una cantidad muy, muy pequeña, por supuesto, por lo que no puedes sentirla, pero es real. Entonces, cuando das ese paso y tu pie toca el suelo, te mueves más rápido que el suelo y la fricción con la Tierra te empuja hacia atrás. Este es el efecto Coriolis .

Ahora, en lugar de dar un paso hacia el norte, imagina que eres una molécula que flota en la atmósfera. A medida que te desplazas hacia el norte desde el ecuador, sucede exactamente lo mismo: te arrastran hacia el este. Del mismo modo, si ya estás al norte del ecuador y te mueves hacia el sur, serás arrastrado hacia el oeste. Estas fuerzas son las que conducen a los diversos patrones de flujo atmosférico que observamos. En particular, conducen a la formación de ciclones tropicales alrededor de áreas de baja presión.

* Este es el monumento Mitad del Mundo en Ecuador. Fue construido en la década de 1930 y, como resultado, su ubicación está un poco apagada (no tenían GPS en ese entonces). El ecuador real está a unos 240 m al norte.