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赤道直下では渦巻きは本当にできないか
- 赤道直下では渦巻きができないという話があるが、実際にはどうなのか
- 赤道直下での渦巻きの形成にはコリオリの力以外の要素も関与している可能性がある
- バケツの水や風呂桶の水などの事例では、真の赤道直下で渦ができない可能性がある
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参照URLの記事を読んだ後ちょっと実験してみたのですが、その記事の中で書かれているような結果には残念ながらなりませんでした まず、浴槽と2種類の洗面台で5回ずつ、可能な限り水を平静にしてから栓を抜いたところ、例外無く反時計回りの渦になりました 次に洗面台の1つで5回ずつ時計回り、反時計回りそれぞれの流れを作ってから栓を抜いてみたところ、最初が反時計回りの場合は例外無く最終的な渦も反時計回りとなりましたが、最初が時計回りだと最終的な渦の向きは時計回りが3回、反時計回りが2回でした(なお、水の流れや渦の向きはイソジンを滴下して確認しました) 今度は、予め溜める水の量に変化をつけ、かつ、予め作る時計回りの流れの速さがなるべく同じになるように(具体的には同じ位置に滴下したイソジンの流紋の末端の周期が等しくなるように)して実験してみたところ、水の量が多いほど最終的な渦の向きが反時計回りに逆転しやすい、という結果が出ました 『コリオリの力は(少なくとも日本付近では)渦を作るのに十分な大きさだが、洗面台に溜めた水程度の質量に加わわっている力は、人間が覆せないほどの大きさではない』、ということになるかと思います 赤道付近では、コリオリの力は、『渦を作らないように働く』のではなく、『どちら向きの渦をつくるように働くにしてもきわめて小さい』ということのはずですから、『運がよければ渦が出来ずに落ちるが、何かの弾みでどちら向きの渦に転んでもおかしくない』、といったところになるのではないでしょうか なお参照ページの、フーコーの振り子の周期が2日弱だからコリオリの力の大きさが不十分だとする議論は、ちょっとおかしいと思います フーコーの振り子の周期から敷衍して言えるのは、もし水と容器との間に働く力を無視できれば、容器の中で溜まった水が、フーコーの振り子と同じ周期で回転するだろう、ということであって、栓を抜いたときに排出口に集中する渦の周期が2日弱になるわけではないでしょう
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- First_Noel
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実験の伝聞ですが．．． これを調べている実験屋は過去何人もいました． きちんと厳密に赤道上にあって地殻変動が殆どない地点に小屋を立て， 温度勾配による空気や水の対流を可能なまでに小さくし， 動くものがない閉鎖環境に大きなプールを作り何日間か放置して静止した後， やおら底の栓を，抜くことによる影響が無視できるほどに静かにかつ素早く 抜いたところ，「渦はできなかった」と． そんな報告を何処かで見たことがあります． ウェブで探しましたが，ちょっと見付かりませんでした．
お礼
First_Noel様。ご回答をいただきありがとうございます。 非常に厳密な理想的な実験では、渦はできなかったというわけですね。 私もこれほどしっかりすれば渦はできないと思います。 （水に回転の力を与える要素が無いわけですから） でも、ならばなおさら、 「赤道で洗面器程度の容器を手に持って同様な実験を見せるおじさん」 を、胡散臭く感じてしまう私は、疑り深い人間なのでしょうか。 ｗｅｂも探そうとしていただいたことも大変感謝しております。 ありがとうございました。
物理的な話はよく分かりませんが。 「ここが赤道直下」という地に行った事があります。 ケニアとザイール（現コンゴ）。 そこで排出される水はしっかりと渦を巻いていました。 あの表示が間違ってない（国が制定しているからいくらなんでも間違ってないでしょう）限り、赤道上でも渦は巻くようです。 ただし、聞いた話で実際には見ていないのですが、渦を巻かずに水が排出される様子を見せてくれるおじさんがいるそうです。 やりようによっては可能＜と言うことは北半球でも南半球でも赤道直下でも同じって事ですよね。
お礼
foryou2002様。ご回答いただきありがとうございました。 そうですよね。その時の水の状態とか、排水口の形状とかで 赤道だろうと簡単に水は渦を巻くんですよね。 日本でも、場合によっては時計回りの渦ができるのですから 赤道だってつねに渦を巻かない（理想的な場合は除きますが）のは 尋常ではないと思います。 実体験に基づく貴重なお話をしていただき、感謝しております。
自然に渦巻きができるためにためには、「規模が大きい」などの理由で重力などの影響を強く受ける状況であることが必要です。 小学校などで、洗面所の渦の話を聞かれたと思いますが、その前提がそもそも間違っていることになるわけです。 上野駅の構内にあるんですが、理科の実験用具とかを売っているお店があります。とても面白い店なので、ぜひもう１度行きたいと思ってるんですが、その中に、「渦発生器」というものがあります。 ２つのペットボトルの口を繋げ、砂時計みたく上から下に水を落とす、という道具なんですが、これを見るとはっきりしますよ。 渦は作為的に作らないと出来ません。 １リットルのペットボトルの片方に水を入れ、口をもう１つのボトルの口とビニールテープで固定しても、同様の実験道具は作れます。
補足
deagle様 回答を頂き、大変ありがとうございます。 僭越ですが、２点ほど質問をさせて頂きます。 ＞重力などの影響 重力は、渦の方向にはほとんど影響を与えず、 転向力（コリオリの力）が非常に重要かと思いますがいかがでしょうか。 ＞渦は作為的に作らないと出来ません。 中緯度でも、普通は（作為がなければ）容器の水は渦をつくらずに 落ちていくということでしょうか。 コメントを頂ければ幸いです。 また、回答をお寄せいただいているすべての方へ 自分で質問していて恐縮なのですが、事情により２日間ほど ネットからほとんど離れます。 皆様に速やかなレスポンスができなくなる可能性が高いですが、 必ずお礼をさせて頂きたいと思っておりますので、 どうぞよろしくお願いします。 すでに、百家争鳴状態で、 いろんな方がいろんな回答をお寄せ下さっています。 が、どれも単なる思いつきではなく、 見たり聞いたりご自身で実験したりということが基になっていますので、 どう判断したらよいのか、質問者としても大変困っています。
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お礼
Singollo様。ご回答をいただき大変ありがとうございます。 私の質問に、きちんと実験までして下さり、大変に感謝また恐縮しております。 実験の結果は、参考ＵＲＬのpuni2さんのレポートとは少し異なる結果となった ようですね。私には、お二人とも、大変誠実な文章を書かれていて、 故意による誤った報告などとは思えません。 大変失礼ですが、もし万一、Singolloさんの実験の方に弱点があるとすれば、 「お一人で実験したため実験環境が限られた」ということでしょうか。 洗面台のシンクや浴槽の形状、あるいは排水口の形状などで 反時計回りの渦ができやすかったということはないのでしょうか。 （私は別にpuni2さんが正しいといっているわけではありません。念のため。） もし、それらに問題がないとすれば、Singolloさんが実験結果から出した 結論は、全く妥当なことだと思います。 また、最後にある「コリオリ力の弱さの説明の評価」ですが、 確かに少し論点がずれているような気もしますね。 フーコーの振り子が運動するとき、そのおもりは毎回の運動でつねに ごくわずか（北半球の場合）右にずれながら運動するように我々からは 観測されますが、同じように、「排水口に向かう水」もごくわずか 右にそれるのでしょう。 問題はその「それの程度」が渦を巻くのに充分な大きさかという 議論になりますね。