うずの方向はコリオリの力で決まる？

質問

流しに水を流すとき等にできるうずまきは、コリオリの力によって決まった方向になる（台風と同じ向き）と良く聞きますが、大学理学部の友人が言うには、「流しの水ごときに作用するコリオリの力は微々たるものなので、実際は周囲の形状や初期条件等の環境に支配される」というのです。科学の本には「コリオリの力による」などと書いてあったりしますが、本当のところはどうなのでしょうか？？

回答No.7

nozomi500

「水洗トイレ」などでは、最小の水でウン●を流すために、わざわざ「渦」になるように作ってあると思います。たぶん、左回り（陸上のトラックなどにあわせて？）につくってあるので、南半球にいってトイレを流しても、やっぱり左まわりだと思います。

「２４時間で１回転」のうえ、極から離れたらさらに「力」は小さくなります。
何十時間で渦をまいている台風と、流しの水では影響力はぜんぜん違うはずです。
自称「科学の本」って、けっこういいかげんですよ。

回答No.6

puni2

こんにちは，siegmund先生にまでおほめいただいて恐縮です。
既に寄せられている回答や，参考URLにあがっているページの内容などをご覧になれば，結論はおのずと明らかだと思いますので，落ち穂拾いを少々。

>コリオリ力は地学ではなく物理で習うと思います。違ったかな？
大学ですと物理でも地学でも習うでしょうが，高校では地学のみです。
高校の物理では，物理IIまで学ぶと回転運動は出てきますが（一時期はそれも削られていた），観測者自身が回転しているケースは扱わないので，コリオリ力も出てきません。

>科学の本には「コリオリの力による」などと書いてあったりしますが
そうなんですよ。なぜかこの伝説は案外広まっていて，私の回りでも何人かそう言っている人がいましたし，インターネットでもそう書いてあるページが結構あります。
たとえば，ここのサイトのNo.357031に「赤道直下では渦巻きは左右どっちへ回る？」という質問があります。
ここに寄せられている回答や，そこで紹介されている参考URLのページをみると，すべて「北半球では反時計回り，南半球では時計回り，赤道上では渦なし」となっています。
この回答のページだけを見た人は，これだけいろいろなページに書いてあるのだから，きっと間違いないと信じ込むでしょうね。
このページは，この3つの回答だけであっという間に締め切られてしまいました。
ここの内容に不審を抱かれたjun1038さんが，改めて質問を立ち上げられたのが，No.3で紹介されているページです。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=357031

回答No.5

siegmund

物理屋の siegmund です．
理学部の友人さんの言われる通りです．

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=99400
の puni2 さんの調査報告はなかなか説得力がありますね．

流体の話で，コリオリ力がどの程度の影響を与えるかをあらわすパラメーターが
ロスビー数といわれるものです．
ロスビー数の定義は，流体の運動の代表的速度をｖ，代表的長さをＬ，
角速度をωとしたとき，
(1)　　Ro = v/2Lω
というものです．
これはちょうど (慣性力)/(コリオリ力) になっています．
ナビエ・ストークス方程式(流体の運動を記述する基本的方程式)の
慣性項が ρ(v・grad)v ～ ρv^2/L
コリオリ項が 2ρ(v×ω) ～ 2ρvω ですから，
(ρv^2/L)/2ρvω = v/2Lω というわけです．
Ro が小さいほど，コリオリ力の影響があることになります．
仮に，v = 1 [m/s] としてみますと，ω = 2π/86400 [1/s] として(１日 = 86400秒)，
Ro が１になるのは L ≒ 7000 [m] になります．
流し程度じゃ全然及ばないですね．

高気圧や低気圧の渦がコリオリ力の向きの通りなのは
L がべらぼうに大きいことによります．

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=49557
http://www-ccce.kek.jp/~morita/phys-faq/3-4J.html#item18
もご覧下さい．

回答No.4

a_kurokin

自分も理学部の友人さんに一票です。
案ずるより生むがやすしということで
我が家の洗面台にて実験してみました。
洗面台にお湯用と水用の２つの蛇口がついているタイプです。
左の蛇口で水を出したときの排水は反時計回り
右の蛇口で水を出したときの排水は時計回り。
どちらも水がなくなるまでに渦の向きは変わりませんでした。
他の方の回答にもあるとおり、
コリオリの力だけで渦ができるためには
他の条件をきわめてなくするだけの水槽を用意するか
もっと大規模な動きでなければできないと思います。

回答No.3

jun1038

こんばんは。

私のこの問題に対する意見は、今のところ、「理学部の友人」の方の意見と
ほぼ同じです。すなわち、

「低気圧や海流など、長時間・大規模な運動では、その運動方向に関しての
　コリオリの力の要素は非常に大きいが、人間生活、例えば流しの水や
　チャッチボールなどでは、ほとんど無視できるほど小さいものである。
　流しの水などでは、排水口の形状や流れ始めたときの水の運動の様子
　などによってその渦の方向はほぼ決定される。
　非常に大きな水槽で、排水口の形状にも問題なく、長時間にわたり水を
　静かに保った後で、静かに栓を抜けば、出来る渦の方向はコリオリの力の
　方向を反映したものになるだろうが。」

というものです。

参考ＵＲＬをぜひご覧下さい。
また、この参考ＵＲＬには、さらなる参考ＵＲＬがいろいろありますので、
それらも余裕があればぜひご覧下さい。

それでは。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=357461

回答No.2

hihikoha

コリオリの力って聞いた事ないけど、
渦の巻く方向って、地球の自転に関係があるんじゃないですか。
北半球と南半球じゃ、渦の向きは逆でしょ？

物理より、地学の問題かな？

補足

ありがとうございます。
おっしゃる通り、地球の自転によって作用する力が「コリオリ力」です。台風のように、大きく質量もあって長時間コリオリ力の作用を受けるものは、北半球と南半球で逆になりますが、では流しの水程度のものに、そのコリオリ力が作用するか（作用はするでしょうけど渦の方向を決めてしまうほど大きな力が作用するのか）というのが私の疑問です。
コリオリ力は地学ではなく物理で習うと思います。違ったかな？

回答No.1

CATV95II

どちらも真実と言えるでしょうね。
例えば、コリオリの力で起きる渦と逆向きに回転させれば、流しの水も逆回転のまま流れるでしょう。(初期条件)
また、流しが直方体でなくて、変な形の出っ張りなどがあれば、それのせいで綺麗に渦を巻かないでしょう。(周囲の形状)
しかし、コリオリ力が渦の原動力であるのは事実です。つまり、コリオリ力があるからといって、必ず同じ方向に水が渦を巻くわけではないということです。

お礼

早々のご回答、恐れ入ります！
友人の意見では、
「左右どちらかの向きにも有利な条件もなく、コリオリの力がなかったとしても渦はできる。どちら向きになるかにコリオリの力の影響はない」と言ってます。
「コリオリ力が渦の原動力である」と言うことですから、友人の意見は否定されているということですね・・

私も、「フーコーの振り子を何時間もかけてやっと移動させるような力によって、あんな短時間に水のうずの向きが支配される思えない」という感じもしてきているんですが・・・