コリオリの力と風の向きについて

質問

いくつか質問してすみません。わかるもので結構です。教えてください。
地衡風の説明図をみると風の進行方向直角右に見かけの力として転向力が働き、最終的に風向きは気圧傾度力と釣り合って等圧線に平衡になるとなっています。地球の自転でコリオリ力が右向きに働くというのは分かりますが、この進行方向直角に働くと言うのがわかりません。(1)何故直角右なのでしょうか。緯度や風向きが違っても直角右になるのでしょうか。(2)このときに風を起こす気圧傾度力は転向力と釣り合っています。となると風を起こす力は一体何なのでしょうか。(3)地衡風は等圧線に平行に吹くとなっていますが、日本付近の陸上では気圧傾度から約３５度右向きに働くとかかれています。(3)これと地衡風の違いは陸上の摩擦力の影響でしょうか

回答No.4

kiyorin51 · ベストアンサー

>(2)は気圧傾度力は転向力と釣り合っているのですから気圧傾度力は ないはずです.
ニュートンの慣性の法則を思い出してください。”物体に力が働かないか、働いても力が釣り合っていれば、静止している物体は静止を続け、動いている物体はその速度を保ち続ける”
　気圧傾度力という原動力で動き始めた空気が、最終的には気圧傾度力　と転向力とが釣り合ってしまって、その速度を保っているのです。気圧傾度力も転向力も働いているのです。
＞緯度のsin関数に比例します。
　転向力は私たちを載せている地面が地面に垂直な軸のまわりにどれだけ回転しているかで大きさが左右されるということですが図が書けないので難しいですね。最初の質問には直接関係がないことを書いてしまい新たな混乱を作ってしまいました。申し訳ありません。

＞(3)で摩擦力の影響でなぜ左側にずれるのでしょうか。
　左側にずれるのではなく、気圧傾度力の方向から右にずれているのです。上空のように摩擦力が無く風速がませば、転向力が大きくなり、ますます右にずれ最終的に等圧線に平行になるのです。

お礼

ありがとうございました。おかげさまですべて理解できました。

回答No.3

moby_dick

＞(1)何故直角右なのか。

転向とは、向きが変えられるだけで、速さは変わらないです。
直角でなく、斜め右向きなどの力だと速さも変わります。
速さを変えないで向きだけ変える力は、進行に直角です。

＞(2)気圧傾度力は転向力と釣り合っています。となると風を起こす力は一体何なのか。

難しいですが、先ずその状況で風が慣性運動しているのです。
慣性運動ですから力は働いていないです。
もし、風速が変化すると、コリオリ力のその方向の成分が働いて、元の風速に戻します。

＞(3)陸上では気圧傾度から・・・ですが、地衡風の違いは陸上の摩擦力の影響か

陸上の摩擦力の影響です。
陸上の摩擦力は、空気を通じて少し上まで伝わります。

補足

やはり良くわかりません。次の点です。
(1)は直角右となる理由がわかりません。緯度や風向きに応じて90度より小さい角度になって、気圧傾度力との合力方向に風が吹くことにならないのでしょうか。
(2)を慣性力と考えると地上の摩擦力で速度は落ちていってしまうのではないでしょうか。
(3)で摩擦力の影響でなぜ左側にずれるのでしょうか。

回答No.2

kiyorin51

１）転向力が変えるのは動いている物体の進行方向です。もし直角でなければ、物体の進行方向の力の成分があるということですので、物体は転向力で加速されるということになります。コリオリの実験での振り子が振る速さが大きくなる（または小さくなる）という変なことになります。
２）地衡風はいきなり地衡風の状態で吹き始めるのではなく、空気に気圧傾度力が働き動き出すと転向力が進行方向を少し右に変え、さらに気圧傾度力が働き速度を増すと、転向力も大きくなり、ますます進行方向は気圧傾度力の方向からずれ・・・やがて、気圧傾度力は転向力と釣り合って地衡風となるので、やはり風を起こす力は気圧傾度力です。

３）は摩擦力のために、風速が地衡風ほど大きくならず（したがって、　転向力も大きくならず）、地衡風の状態にならないためです。
　ちなみに、転向力は風速に比例し、緯度のsin関数に比例します。

補足

回答ありがとうございます。
(1)コリオリの実験というのがあるのですか。調べてみます。
(2)は気圧傾度力は転向力と釣り合っているのですから気圧傾度力はないはずです。no.3の人のおっしゃっている慣性力とも思いましたが、no.3の人のところで書いた疑問もあります。
(3)でno.3の人の質問で書いた疑問もありますが、なぜ緯度のsinなのかも良くわかりません。

回答No.1

g_valley

こんばんは。
(1)は即答できず、一度は自分で計算してもらうのが良いと思いますが、コリオリ力の方向は南半球では進行方向左です。風向きには関係ないはず。
(2)は、地衡風というのが本当にあるとすれば、一定速度で吹いている風になると考えるのではなかったかな。つまり、風を起こす力は無いということでは。質問したいことはわからないでもないですが、意味が伝わらなければすみません。
(3)摩擦力の影響です。水平気圧傾度力、摩擦力、コリオリ力をバランスさせた図を描いてみると、低気圧側に向かって風が吹き込むことが理解できるかと思います。