กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 25 นาที

แรงโคริโอลิส

ในทางฟิสิกส์แรงโคริโอลิสเป็นแรงเสมือนที่กระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ภายในกรอบอ้างอิงที่หมุนรอบกรอบอ้างอิง เฉื่อย ในกรอบอ้างอิงที่หมุนตาม เข็ม นาฬิกา...

แรงโคริโอลิส

ในกรอบอ้างอิงเฉื่อย (ส่วนบนของภาพ) ลูกบอลสีดำเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง อย่างไรก็ตาม ผู้สังเกตการณ์ (จุดสีแดง) ซึ่งยืนอยู่ในกรอบอ้างอิงหมุน/ไม่เฉื่อย (ส่วนล่างของภาพ) จะเห็นวัตถุเคลื่อนที่ตามเส้นทางโค้งเนื่องจากแรงโคริโอลิสและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่มีอยู่ในกรอบนี้[ 1 ]

ในทางฟิสิกส์แรงโคริโอลิสเป็นแรงเสมือนที่กระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ภายในกรอบอ้างอิงที่หมุนรอบกรอบอ้างอิง เฉื่อย ในกรอบอ้างอิงที่หมุนตาม เข็ม นาฬิกา แรงจะกระทำไปทางซ้ายของการเคลื่อนที่ของวัตถุ ในกรอบอ้างอิงที่หมุน ทวนเข็มนาฬิกา แรงจะกระทำไปทางขวา การเบี่ยงเบนของวัตถุเนื่องจากแรงโคริโอลิสเรียกว่าปรากฏการณ์โค ริโอลิส แม้ว่าจะมีผู้อื่นรู้จักแรงโคริโอลิสมาก่อนแล้ว แต่สูตรทางคณิตศาสตร์สำหรับแรงโคริโอลิสปรากฏในบทความปี 1835 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสกัสปาร์-กุสตาฟ เดอ โคริโอลิสในส่วนที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีของกังหานน้ำในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 คำว่าแรงโคริโอลิสเริ่มถูกนำมาใช้ในสาขาอุตุนิยมวิทยาบนโลก แรงโคริโอลิสจะส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของอากาศและน้ำในระยะทางไกล เนื่องจากโลกหมุน วัตถุที่เคลื่อนที่จึงไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเมื่อเทียบกับพื้นผิวโลก แต่เคลื่อนที่ตามเส้นทางโค้ง การเบี่ยงเบนนี้ (ตามเข็มนาฬิกาในซีกโลกเหนือและทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกใต้ ) มีอิทธิพลอย่างมากต่อการหมุนเวียนของลมและกระแสน้ำในมหาสมุทรในระดับใหญ่[ 2 ]

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุในกรอบอ้างอิงเฉื่อย (ไม่เร่ง)เมื่อกฎของนิวตันถูกแปลงไปสู่กรอบอ้างอิงหมุน แรงโคริโอลิสและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง จะปรากฏขึ้น เมื่อนำไปใช้กับวัตถุที่มี มวล แรงที่เกี่ยวข้องจะเป็นสัดส่วนกับมวลของวัตถุนั้น ขนาดของแรงโคริโอลิสเป็นสัดส่วนกับอัตราการหมุน และขนาดของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของอัตราการหมุน แรงโคริโอลิสกระทำในทิศทางตั้งฉากกับปริมาณสองอย่าง ได้แก่ความเร็วเชิงมุมของกรอบอ้างอิงหมุนเทียบกับกรอบอ้างอิงเฉื่อย และความเร็วของวัตถุเทียบกับกรอบอ้างอิงหมุน และขนาดของมันเป็นสัดส่วนกับความเร็วของวัตถุในกรอบอ้างอิงหมุน (หรือกล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น คือ สัดส่วนกับส่วนประกอบของความเร็วที่ตั้งฉากกับแกนหมุน) แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางกระทำออกไปในทิศทางรัศมีและเป็นสัดส่วนกับระยะห่างของวัตถุจากแกนของกรอบอ้างอิงที่หมุน แรงเพิ่มเติมเหล่านี้เรียกว่า แรงเฉื่อยแรงเสมือนหรือแรงเสมือน การนำแรงเสมือนเหล่านี้มาใช้ในกรอบอ้างอิงที่หมุนทำให้สามารถใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันกับระบบที่หมุนได้ราวกับว่าเป็นระบบเฉื่อย แรงเหล่านี้เป็นปัจจัยแก้ไขที่ไม่จำเป็นในระบบที่ไม่หมุน

ในความหมายทั่วไป (ที่ไม่ใช่เชิงเทคนิค) ของคำว่า "ปรากฏการณ์โคริโอลิส" กรอบอ้างอิงที่หมุนได้นั้นมักจะหมายถึงโลก เสมอ เนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเอง ผู้สังเกตการณ์บนโลกจึงต้องคำนึงถึงแรงโคริโอลิสเพื่อวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของวัตถุได้อย่างถูกต้อง โลกหมุนรอบตัวเองหนึ่งรอบต่อวันดาราศาสตร์ดังนั้นสำหรับการเคลื่อนที่ของวัตถุในชีวิตประจำวัน แรงโคริโอลิสจึงแทบมองไม่เห็น ผลกระทบของมันจะสังเกตเห็นได้ก็ต่อเมื่อการเคลื่อนที่เกิดขึ้นในระยะทางไกลและช่วงเวลานาน เช่น การเคลื่อนที่ขนาดใหญ่ของอากาศในชั้นบรรยากาศหรือน้ำในมหาสมุทร หรือในกรณีที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น วิถี การยิงปืนใหญ่หรือขีปนาวุธการเคลื่อนที่ดังกล่าวถูกจำกัดโดยพื้นผิวโลก ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วเฉพาะส่วนประกอบแนวนอนของแรงโคริโอลิสเท่านั้นที่มีความสำคัญ แรงนี้ทำให้วัตถุที่เคลื่อนที่บนพื้นผิวโลกเบี่ยงเบนไปทางขวา (เมื่อเทียบกับทิศทางการเคลื่อนที่) ในซีกโลกเหนือและไปทางซ้ายในซีกโลกใต้ผลกระทบจากการเบี่ยงเบนในแนวนอนจะยิ่งมากขึ้นใกล้ขั้วโลกเนื่องจากอัตราการหมุนที่มีประสิทธิภาพรอบแกนแนวตั้งเฉพาะที่นั้นมีค่ามากที่สุด และลดลงเหลือศูนย์ที่เส้นศูนย์สูตรแทนที่จะไหลโดยตรงจากบริเวณความดันสูงไปยังบริเวณความดันต่ำ เช่นเดียวกับในระบบที่ไม่หมุน ลมและกระแสน้ำมีแนวโน้มที่จะไหลไปทางขวาของทิศทางนี้ทางเหนือของเส้นศูนย์สูตร ("ตามเข็มนาฬิกา") และไปทางซ้ายของทิศทางนี้ทางใต้ของเส้นศูนย์สูตร ("ทวนเข็มนาฬิกา") ผลกระทบนี้เป็นสาเหตุของการหมุนและการก่อตัวของพายุไซโคลน

ประวัติศาสตร์

ภาพจากหนังสือ Cursus seu Mundus Mathematicus (1674) ของ CFM Dechales แสดงให้เห็นว่าลูกปืนใหญ่ควรเบี่ยงเบนไปทางขวาของเป้าหมายบนโลกที่หมุนอยู่ เนื่องจากความเร็วในการเคลื่อนที่ไปทางขวาของลูกปืนใหญ่เร็วกว่าความเร็วในการเคลื่อนที่ของหอคอย
ภาพจากหนังสือ Cursus seu Mundus Mathematicus (1674) ของ CFM Dechales แสดงให้เห็นว่าลูกบอลควรตกลงมาจากหอคอยบนโลกที่หมุนอย่างไร ลูกบอลถูกปล่อยจากจุดFยอดหอคอยเคลื่อนที่เร็วกว่าฐาน ดังนั้นขณะที่ลูกบอลตกลงมา ฐานของหอคอยจะเคลื่อนที่ไปยังจุดIแต่ลูกบอลซึ่งมีความเร็วไปทางทิศตะวันออกเท่ากับยอดหอคอย จะวิ่งเร็วกว่าฐานของหอคอยและตกลงไปทางทิศตะวันออกมากขึ้นที่จุดL

นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีGiovanni Battista Riccioliและผู้ช่วยของเขาFrancesco Maria Grimaldiได้อธิบายผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับปืนใหญ่ในAlmagestum Novum ปี 1651 โดยเขียนว่าการหมุนของโลกควรทำให้ลูกปืนใหญ่ที่ยิงไปทางทิศเหนือเบี่ยงเบนไปทางทิศตะวันออก[ 3 ]ในปี 1674 Claude François Milliet Dechalesได้อธิบายในCursus seu Mundus Mathematicus ของเขา ว่าการหมุนของโลกควรทำให้วิถีโคจรของทั้งวัตถุที่ตกลงมาและกระสุนที่พุ่งไปยังขั้วใดขั้วหนึ่งของโลกเบี่ยงเบน Riccioli, Grimaldi และ Dechales ต่างอธิบายผลกระทบนี้เป็นส่วนหนึ่งของข้อโต้แย้งต่อระบบสุริยจักรวาลของ Copernicus กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกเขาโต้แย้งว่าการหมุนของโลกควรสร้างผลกระทบนี้ ดังนั้นการไม่สามารถตรวจพบผลกระทบนี้จึงเป็นหลักฐานว่าโลกไม่เคลื่อนที่ ข้อโต้แย้งของพวกเขานั้นถูกต้อง แต่ผลของแรงโคริโอลิสนั้นเล็กมากจนไม่สามารถวัดได้จนกระทั่งศตวรรษที่ 19 [ 4 ] สมการความเร่งโคริโอลิสได้รับการพัฒนาโดยออยเลอร์ในปี 1749 [ 5 ] [ 6 ]และผลกระทบดังกล่าวได้รับการอธิบายในสมการน้ำขึ้นน้ำลงของปิแอร์-ไซมอน ลาปลาซในปี 1778 [ 7 ]

Gaspard-Gustave de Coriolisได้ตีพิมพ์บทความในปี พ.ศ. 2478 เกี่ยวกับผลผลิตพลังงานของเครื่องจักรที่มีชิ้นส่วนหมุน เช่นกังหานน้ำ [ 8 ] [ 9 ] บทความดังกล่าวพิจารณาถึงแรงเสริมที่ตรวจพบในกรอบอ้างอิงที่หมุนได้ Coriolis แบ่งแรงเสริมเหล่านี้ออกเป็นสองประเภท ประเภทที่สองประกอบด้วยแรงที่เกิดจากผลคูณเชิง เวกเตอร์ ของความเร็วเชิงมุมของระบบพิกัด และการฉายภาพของ ความเร็วของอนุภาคลงบนระนาบที่ตั้งฉาก กับ แกนการหมุนของระบบCoriolis เรียกแรงนี้ว่า "แรงเหวี่ยงแบบผสม" เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับแรงเหวี่ยงที่พิจารณาไปแล้วในประเภทแรก[ 10 ] [ 11 ]ผลกระทบนี้เป็นที่รู้จักในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ในชื่อ " ความเร่งของ Coriolis" [ 12 ]และในปี พ.ศ. 2463 ในชื่อ "แรง Coriolis" [ 13 ]

ในปี พ.ศ. 2399 วิลเลียม เฟอร์เรลเสนอว่ามีเซลล์การหมุนเวียน อยู่ ในละติจูดกลาง โดยอากาศจะถูกเบี่ยงเบนด้วยแรงโคริโอลิส ทำให้เกิดลมตะวันตกที่พัดอยู่เป็นประจำ[ 14 ]

ในตอนแรก ความเข้าใจเกี่ยวกับจลนศาสตร์ของการหมุนของโลกที่มีผลต่อการไหลของอากาศนั้นยังไม่สมบูรณ์[ 15 ]ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ความเข้าใจถึงขอบเขตทั้งหมดของการปฏิสัมพันธ์ขนาดใหญ่ระหว่างแรงไล่ระดับความดันและแรงเบี่ยงเบนที่ในที่สุดทำให้มวลอากาศเคลื่อนที่ไปตามเส้นไอโซบาร์จึงเกิดขึ้น[ 16 ]

สูตร

ในกลศาสตร์นิวตันสมการการเคลื่อนที่ของวัตถุในกรอบอ้างอิงเฉื่อยคือ: เอฟ=เอ{\displaystyle \mathbf {F} =m\mathbf {a} } ที่ไหนเอฟ{\displaystyle \mathbf {F} }คือผลรวมเวกเตอร์ของแรงทางกายภาพที่กระทำต่อวัตถุ{\displaystyle m}คือมวลของวัตถุ และเอ{\displaystyle \mathbf {a} }คือความเร่งของวัตถุเมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิงเฉื่อย

แปลงสมการนี้ไปเป็นกรอบอ้างอิงที่หมุนรอบแกนคงที่ซึ่งผ่านจุดกำเนิดด้วยความเร็วเชิงมุมω{\displaystyle {\boldสัญลักษณ์ {\โอเมก้า }}}เมื่อมีอัตราการหมุนแปรผัน สมการจะมีรูปแบบดังนี้: [ 9 ] [ 17 ]เอฟ=เอฟωที×2ω×วีω×(ω×)=เอ{\displaystyle {\begin{aligned}\mathbf {F'} &=\mathbf {F} -m{\frac {\mathrm {d} {\boldsymbol {\omega }}}{\mathrm {d} t}}\times \mathbf {r} '-2m{\boldsymbol {\omega }}\times \mathbf {v} '-m{\boldsymbol {\omega }}\times ({\boldsymbol {\omega }}\times \mathbf {r} ')\\&=m\mathbf {a} '\end{aligned}}} โดยที่ ตัวแปรที่มีเครื่องหมาย ไพรม์ (') แทนพิกัดในกรอบอ้างอิงแบบหมุน (ไม่ใช่ค่าอนุพันธ์) และ:

  • เอฟ{\displaystyle \mathbf {F} }คือผลรวมเวกเตอร์ของแรงทางกายภาพที่กระทำต่อวัตถุ
  • ω{\displaystyle {\boldสัญลักษณ์ {\โอเมก้า }}}คือความเร็วเชิงมุมของกรอบอ้างอิงที่หมุนเทียบกับกรอบอ้างอิงเฉื่อย
  • {\displaystyle \mathbf {r} '}คือเวกเตอร์ตำแหน่งของวัตถุเมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิงที่หมุนอยู่
  • วี{\displaystyle \mathbf {v} '}คือความเร็วของวัตถุเมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิงที่หมุนอยู่
  • เอ{\displaystyle \mathbf {a} '}คือความเร่งของวัตถุเมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิงที่หมุนอยู่

แรงเสมือนที่รับรู้ในกรอบการหมุนทำหน้าที่เป็นแรงเพิ่มเติมที่ทำให้เกิดความเร่งที่ปรากฏเช่นเดียวกับแรงภายนอกจริง[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]พจน์แรงเสมือนของสมการ อ่านจากซ้ายไปขวาคือ: [ 21 ]

  • แรงออยเลอร์ωที×{\displaystyle -m{\frac {\mathrm {d} {\boldสัญลักษณ์ {\omega }}}{\mathrm {d} t}}\times \mathbf {r} '}
  • แรงโคริโอลิส2(ω×วี){\displaystyle -2m({\boldsymbol {\omega }}\times \mathbf {v} ')}
  • แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางω×(ω×){\displaystyle -m{\boldsymbol {\omega }}\times ({\boldsymbol {\omega }}\times \mathbf {r} ')}

ดังที่เห็นในสูตรเหล่านี้ แรงออยเลอร์และแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางขึ้นอยู่กับเวกเตอร์ตำแหน่ง{\displaystyle \mathbf {r} '}แรงโคริโอลิสขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุ ในขณะที่แรงโคริโอลิสขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุวี{\displaystyle \mathbf {v} '}ตามที่วัดได้ในกรอบอ้างอิงแบบหมุน ดังที่คาดไว้ สำหรับกรอบอ้างอิงเฉื่อย ที่ไม่หมุน(ω=0){\displaystyle ({\boldสัญลักษณ์ {\โอเมก้า }}=0)}แรงโคริโอลิสและแรงสมมติอื่นๆ ทั้งหมดหายไป[ 22 ]

ทิศทางของแรงโคริโอลิสในกรณีง่ายๆ

เนื่องจากแรงโคริโอลิสเป็นสัดส่วนกับผลคูณเวกเตอร์ของเวกเตอร์สองตัว ดังนั้นแรงโคริโอลิสจึงตั้งฉากกับเวกเตอร์ทั้งสอง ในกรณีนี้คือเวกเตอร์ความเร็วของวัตถุและเวกเตอร์การหมุนของกรอบอ้างอิง ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า:

  • ถ้าความเร็วขนานกับแกนหมุน แรงโคริโอลิสจะเป็นศูนย์ ตัวอย่างเช่น บนโลก สถานการณ์นี้เกิดขึ้นกับวัตถุที่อยู่บริเวณเส้นศูนย์สูตรซึ่งเคลื่อนที่ไปทางเหนือหรือใต้สัมพันธ์กับพื้นผิวโลก (อย่างไรก็ตาม ที่ละติจูดอื่นนอกเหนือจากเส้นศูนย์สูตร การเคลื่อนที่ไปทางเหนือ-ใต้จะมีส่วนประกอบที่ตั้งฉากกับแกนหมุน และมีแรงที่ระบุโดย กรณี แรงเข้าหรือ แรง ออกที่กล่าวถึงด้านล่าง)
  • ถ้าความเร็วพุ่งตรงเข้าสู่แกนหมุน แรงโคริโอลิสจะมีทิศทางเดียวกับการหมุนรอบตัวเอง ตัวอย่างเช่น บนโลก สถานการณ์นี้เกิดขึ้นกับวัตถุที่อยู่บริเวณเส้นศูนย์สูตรที่กำลังตกลงมา ดังเช่นในภาพประกอบของเดคาลส์ข้างต้น ที่ลูกบอลที่กำลังตกลงมาเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกมากกว่าหอคอย นอกจากนี้ โปรดสังเกตว่าการเคลื่อนที่ไปทางทิศเหนือในซีกโลกเหนือจะมีส่วนประกอบของความเร็วพุ่งเข้าหาแกนหมุน ส่งผลให้เกิดแรงโคริโอลิสไปทางทิศตะวันออก (ยิ่งอยู่ทางเหนือมากเท่าไหร่ แรงก็จะยิ่งเด่นชัดมากขึ้นเท่านั้น)
  • ถ้าความเร็วพุ่งออกไปในแนวตรงจากแกนหมุน แรงโคริโอลิสจะต้านทิศทางการหมุนในบริเวณนั้น ในตัวอย่างหอคอย ลูกบอลที่ถูกปล่อยขึ้นไปจะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก
  • ถ้าความเร็วอยู่ในทิศทางการหมุน แรงโคริโอลิสจะพุ่งออกไปจากแกนหมุน ตัวอย่างเช่น บนโลก สถานการณ์นี้เกิดขึ้นกับวัตถุที่เส้นศูนย์สูตรซึ่งเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกเมื่อเทียบกับพื้นผิวโลก มันจะเคลื่อนที่ขึ้นเมื่อมองจากผู้สังเกตการณ์บนพื้นผิว ผลกระทบนี้ (ดูผลกระทบของ Eötvös ด้านล่าง) ได้รับการกล่าวถึงโดยกาลิเลโอ กาลิเลอีในปี 1632 และโดยริชชิโอลีในปี 1651 [ 23 ]
  • ถ้าความเร็วมีทิศทางตรงข้ามกับการหมุน แรงโคริโอลิสจะพุ่งเข้าหาแกนหมุน ตัวอย่างเช่น บนโลก สถานการณ์นี้เกิดขึ้นกับวัตถุที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรและเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก ซึ่งจะทำให้แกนหมุนเบี่ยงเบนลงเมื่อมองจากผู้สังเกตการณ์

คำอธิบายที่เข้าใจง่าย

เพื่ออธิบายที่มาของแรงโคริโอลิสอย่างเข้าใจง่าย ลองพิจารณาวัตถุที่เคลื่อนที่ไปทางทิศเหนือบนพื้นดินในซีกโลกเหนือ เมื่อมองจากอวกาศ วัตถุนั้นดูเหมือนจะไม่เคลื่อนที่ไปทางทิศเหนือโดยตรง แต่เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก (มันหมุนไปทางขวาตามพื้นผิวโลก) ยิ่งมันเคลื่อนที่ไปทางเหนือมากเท่าไร "รัศมีของเส้นขนาน (ละติจูด)" (ระยะทางขั้นต่ำจากจุดบนพื้นผิวไปยังแกนหมุน ซึ่งอยู่ในระนาบตั้งฉากกับแกน) ก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น ดังนั้นการเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกของพื้นผิววัตถุก็จะช้าลง เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ไปทางเหนือ มันมีแนวโน้มที่จะรักษาระดับความเร็วไปทางทิศตะวันออกที่เริ่มต้นไว้ (แทนที่จะชะลอความเร็วลงเพื่อให้ตรงกับความเร็วไปทางทิศตะวันออกที่ลดลงของวัตถุในท้องถิ่นบนพื้นผิวโลก) ดังนั้นมันจึงเบี่ยงไปทางทิศตะวันออก (เช่น ไปทางขวาของการเคลื่อนที่เริ่มต้น) [ 24 ] [ 25 ]

แม้จะไม่ชัดเจนจากตัวอย่างนี้ ซึ่งพิจารณาการเคลื่อนที่ไปทางทิศเหนือ การเบี่ยงเบนในแนวนอนเกิดขึ้นเท่ากันสำหรับวัตถุที่เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกหรือทิศตะวันตก (หรือในทิศทางอื่นใด) [ 26 ]อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีที่ว่าผลกระทบดังกล่าวเป็นตัวกำหนดการหมุนของน้ำที่ไหลออกจากอ่างอาบน้ำ อ่างล้างหน้า หรือโถส้วมในครัวเรือนนั้น ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เป็นความจริงซ้ำแล้วซ้ำเล่าโดยนักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน แรงดังกล่าวมีขนาดเล็กมากจนแทบไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับอิทธิพลอื่นๆ อีกมากมายที่มีต่อการหมุน[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]

มาตราส่วนความยาวและเลขรอสบี

มาตราส่วนเวลา พื้นที่ และความเร็วมีความสำคัญในการพิจารณาความสำคัญของแรงโคริโอลิส ว่าการหมุนมีความสำคัญในระบบหรือไม่นั้น สามารถพิจารณาได้จากเลขรอสบี (Ro) ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความเร็วUของระบบต่อผลคูณของพารามิเตอร์โคริโอลิเอฟ=2ωบาปφ {\displaystyle f=2\omega \sin \varphi \ }กับω{\displaystyle \omega }อัตราการหมุนเชิงมุมφ{\displaystyle \varphi }ละติจูด และมาตราส่วนความยาวLของการเคลื่อนที่: อาร์โอ=ยูเอฟแอล.{\displaystyle \mathrm {Ro} ={\frac {U}{fL}}.} ดังนั้น จึงเป็นอัตราส่วนของแรงเฉื่อยต่อแรงโคริโอลิส ตัวเลขรอสบีที่น้อยแสดงว่าระบบได้รับผลกระทบอย่างมากจากแรงโคริโอลิส และตัวเลขรอสบีที่มากแสดงว่าระบบที่แรงเฉื่อยมีอิทธิพลเหนือกว่า ตัวอย่างเช่น ในพายุทอร์นาโด ตัวเลขรอสบีมีค่ามาก ดังนั้นแรงโคริโอลิสจึงน้อยมาก สมดุลจึงอยู่ระหว่างแรงดันและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ในระบบที่มีความดันต่ำ ตัวเลขรอสบีจะมีค่าต่ำ เนื่องจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางน้อยมาก สมดุลจึงอยู่ระหว่างแรงโคริโอลิสและแรงดัน ในระบบมหาสมุทร ตัวเลขรอสบีมักจะอยู่ที่ประมาณ 1 โดยที่แรงทั้งสามมีค่าใกล้เคียงกัน[ 30 ]

ระบบบรรยากาศที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วU  = 10 ม./วินาที (22 ไมล์/ชม.)ครอบคลุมระยะทางเชิงพื้นที่L = 1,000 กม. (621 ไมล์)จะมีเลข Rossby ประมาณ 0.1 [ 31 ]       

ขีปนาวุธที่ไม่มีการนำทางสามารถเดินทางได้ไกลพอและอยู่ในอากาศได้นานพอที่จะได้รับผลกระทบจากแรงโคริโอลิส กระสุนระยะไกลในซีกโลกเหนืออาจตกไปทางขวาของจุดที่เล็งไว้จนกว่าจะสังเกตเห็นผลกระทบ (กระสุนที่ยิงในซีกโลกใต้จะตกไปทางซ้าย) ผลกระทบนี้เองที่ดึงดูดความสนใจของโคริโอลิสเป็นครั้งแรก[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]

กรณีง่ายๆ

ภาพซ้าย : วิถีการเคลื่อนที่ของลูกบอลที่ถูกขว้างจากขอบของแผ่นดิสก์ที่กำลังหมุน มองเห็นได้จากผู้สังเกตภายนอก เนื่องจากการหมุน ลูกบอลจึงมีความเร็วสัมผัสเริ่มต้นและความเร็วรัศมีที่กำหนดโดยผู้ขว้าง ความเร็วเหล่านี้ทำให้ลูกบอลเคลื่อนที่ไปทางด้านขวาของจุดศูนย์กลางภาพขวา : วิถีการเคลื่อนที่ของลูกบอลที่ถูกขว้างจากขอบของแผ่นดิสก์ที่กำลังหมุน มองเห็นได้จากผู้ขว้าง ซึ่งเป็นผู้สังเกตที่กำลังหมุนอยู่ ลูกบอลกำลังเบี่ยงเบนจากเส้นตรง

ภาพประกอบแสดงลูกบอลที่ถูกโยนจากตำแหน่ง 12 นาฬิกา ไปยังจุดศูนย์กลางของม้าหมุนที่หมุนทวนเข็มนาฬิกา ในภาพแรก ผู้สังเกตการณ์ที่อยู่เหนือม้าหมุนมองเห็นลูกบอล และลูกบอลเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเบี่ยงไปทางขวาเล็กน้อยจากจุดศูนย์กลาง เนื่องจากมีความเร็วสัมผัสเริ่มต้นที่เกิดจากการหมุน (ลูกศรสีน้ำเงิน) และความเร็วในแนวรัศมีที่เกิดจากผู้โยน (ลูกศรสีเขียว) ความเร็วรวมที่ได้แสดงด้วยเส้นสีแดงทึบ และวิถีการเคลื่อนที่แสดงด้วยเส้นประสีแดง ในภาพที่สอง ผู้สังเกตการณ์ที่หมุนไปพร้อมกับม้าหมุนมองเห็นลูกบอล ดังนั้นผู้โยนลูกบอลจึงดูเหมือนจะอยู่ที่ตำแหน่ง 12 นาฬิกา และวิถีการเคลื่อนที่ของลูกบอลจึงโค้งเล็กน้อย

ลูกบอลกระดอน

ภาพมุมสูงของม้าหมุน ม้าหมุนหมุนตามเข็มนาฬิกา ภาพแสดงมุมมองสองแบบ: มุมมองของกล้องที่อยู่ตรงกลางการหมุนและหมุนไปพร้อมกับม้าหมุน (ภาพด้านซ้าย) และมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่ (ภาพด้านขวา) ผู้สังเกตการณ์ทั้งสองเห็นพ้องต้องกัน ณ เวลาใดเวลาหนึ่งว่าลูกบอลอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางของม้าหมุนเท่าใด แต่ไม่เห็นพ้องต้องกันในเรื่องทิศทางของลูกบอล ช่วงเวลาคือ 1/10 ของเวลาตั้งแต่ปล่อยลูกบอลจนถึงกระดอน

ภาพนี้แสดงสถานการณ์ที่ซับซ้อนกว่า โดยลูกบอลที่ถูกโยนขึ้นไปบนแท่นหมุนจะกระดอนออกจากขอบของม้าหมุนแล้วกลับมาหาผู้โยนซึ่งรับลูกบอลไว้ ผลของแรงโคริโอลิสที่มีต่อวิถีการเคลื่อนที่ของลูกบอลแสดงให้เห็นอีกครั้งโดยผู้สังเกตการณ์สองคน ได้แก่ ผู้สังเกตการณ์ (เรียกว่า "กล้อง") ที่หมุนไปพร้อมกับม้าหมุน และผู้สังเกตการณ์เฉื่อย ภาพแสดงมุมมองจากด้านบนโดยใช้ความเร็วของลูกบอลเท่ากันทั้งในเส้นทางขาไปและขากลับ ภายในวงกลมแต่ละวง จุดที่วาดแสดงจุดเวลาเดียวกัน ในแผงด้านซ้าย จากมุมมองของกล้องที่อยู่ตรงกลางการหมุน ผู้โยน (รูปหน้ายิ้ม) และรางต่างก็อยู่ตำแหน่งคงที่ และลูกบอลจะเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้งมากพอสมควรขณะเดินทางไปยังราง และใช้เส้นทางที่ตรงกว่าในระหว่างทางกลับ จากมุมมองของผู้โยนลูกบอล ลูกบอลดูเหมือนจะกลับมาเร็วกว่าตอนที่มันไป (เพราะผู้โยนกำลังหมุนเข้าหาลูกบอลในระหว่างที่มันกลับมา)

บนเครื่องเล่นม้าหมุน แทนที่จะโยนลูกบอลตรงๆ ไปที่รางเพื่อให้กระเด้งกลับ ผู้โยนต้องโยนลูกบอลไปทางด้านขวาของเป้าหมาย และลูกบอลจะปรากฏต่อกล้องว่าเบี่ยงไปทางซ้ายอย่างต่อเนื่องจากทิศทางการเคลื่อนที่เพื่อกระทบราง ( ซ้ายเพราะม้าหมุนหมุนตามเข็มนาฬิกา ) ลูกบอลปรากฏว่าเบี่ยงไปทางซ้ายจากทิศทางการเคลื่อนที่ทั้งในทิศทางขาเข้าและขาออก เส้นทางโค้งทำให้ผู้สังเกตต้องรับรู้ถึงแรงสุทธิที่กระทำต่อลูกบอลไปทางซ้าย (แรงนี้เป็น "แรงสมมติ" เพราะมันหายไปสำหรับผู้สังเกตที่อยู่กับที่ ดังที่จะกล่าวถึงในภายหลัง) สำหรับบางมุมของการโยน เส้นทางจะมีบางส่วนที่วิถีการเคลื่อนที่อยู่ในแนวรัศมีโดยประมาณ และแรงโคริโอลิสเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ลูกบอลเบี่ยงเบนไป (แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางอยู่ในแนวรัศมีจากจุดศูนย์กลางการหมุน และทำให้เกิดการเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อยในส่วนเหล่านี้) อย่างไรก็ตาม เมื่อเส้นทางโค้งออกจากแนวรัศมี แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะมีส่วนสำคัญต่อการเบี่ยงเบน

เมื่อมองจากพื้น ลูกบอลจะเคลื่อนที่ในอากาศเป็นเส้นตรง (ภาพด้านขวา) ในภาพด้านขวา (ผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่) ผู้โยนลูกบอล (รูปหน้ายิ้ม) อยู่ที่ตำแหน่ง 12  นาฬิกา และรางที่ลูกบอลกระดอนออกมาอยู่ที่ตำแหน่ง ที่ 1 จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนที่ ตำแหน่ง ที่ 1, 2 และ 3 จะถูกครอบครองตามลำดับ ที่ตำแหน่งที่ 2 ลูกบอลกระทบราง และที่ตำแหน่งที่ 3 ลูกบอลกลับมาหาผู้โยน ลูกบอลเคลื่อนที่ในอากาศเป็นเส้นตรงเนื่องจากอยู่ในสภาวะลอยตัวอย่างอิสระ ดังนั้นผู้สังเกตการณ์นี้จึงคิดว่าไม่มีแรงลัพธ์กระทำต่อลูกบอล

นำไปใช้กับโลก

ความเร่งที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของอากาศที่ "เลื่อน" ไปบนพื้นผิวโลก คือส่วนประกอบในแนวนอนของเทอมโคริโอลิส 2ω×วี{\displaystyle -2\,{\boldsymbol {\omega }}\times \mathbf {v} } องค์ประกอบนี้ตั้งฉากกับความเร็วเหนือพื้นผิวโลกและกำหนดโดยนิพจน์ต่อไปนี้ ωวี 2บาปϕ{\displaystyle \omega \,v\ 2\,\sin \phi } ที่ไหน

  • ω{\displaystyle \omega }คืออัตราการหมุนของโลก
  • ϕ{\displaystyle \phi }คือค่าละติจูด โดยมีค่าเป็นบวกในซีกโลกเหนือและมีค่าเป็นลบในซีกโลกใต้

ในซีกโลกเหนือ ซึ่งละติจูดเป็นค่าบวก ความเร่งนี้ เมื่อมองจากด้านบน จะอยู่ทางด้านขวาของทิศทางการเคลื่อนที่ ในทางกลับกัน ในซีกโลกใต้ ความเร่งจะอยู่ทางด้านซ้าย

ทรงกลมหมุน

ระบบพิกัดที่ละติจูด φ โดยมี แกน xชี้ไปทางทิศตะวันออก แกนyชี้ไปทางทิศเหนือ และ แกน zชี้ขึ้นด้านบน (กล่าวคือ ชี้ออกไปด้านนอกในแนวรัศมีจากจุดศูนย์กลางของทรงกลม)

พิจารณาตำแหน่งที่มีละติจูดφบนทรงกลมที่หมุนรอบแกนเหนือ-ใต้ ระบบพิกัดท้องถิ่นถูกตั้งขึ้นโดยให้ แกน xอยู่ในแนวนอนไปทางทิศตะวันออก แกน yอยู่ในแนวนอนไปทางทิศเหนือ และ แกน zอยู่ในแนวตั้งขึ้นด้านบน เวกเตอร์การหมุน ความเร็วของการเคลื่อนที่ และความเร่งโคริโอลิสที่แสดงในระบบพิกัดท้องถิ่นนี้ [โดยระบุส่วนประกอบตามลำดับ ทิศตะวันออก (e) ทิศเหนือ (n) และทิศขึ้นด้านบน (u)] คือ: [ 35 ]Ω=ω(0คอสφบาปφ) ,วี=(วีอีวีnวีคุณ) ,{\displaystyle {\boldสัญลักษณ์ {\Omega }}=\omega {\begin{pmatrix}0\\\cos \varphi \\\sin \varphi \end{pmatrix}}\ ,\mathbf {v} ={\begin{pmatrix}v_{\mathrm {e} }\\v_{\mathrm {n} }\\v_{\mathrm {u} }\end{พีเมทริกซ์}}\ ,}เอซี=2Ω×วี=2ω(วีnบาปφวีคุณคอสφวีอีบาปφวีอีคอสφ) .{\displaystyle \mathbf {a} _{\mathrm {C} }=-2{\boldสัญลักษณ์ {\Omega }}\times \mathbf {v} =2\,\omega \,{\begin{pmatrix}v_{\mathrm {n} }\sin \varphi -v_{\mathrm {u} }\cos \varphi \\-v_{\mathrm {e} }\sin \varphi \\v_{\mathrm {e} }\cos \varphi \end{pmatrix}}\ .} เมื่อพิจารณาพลศาสตร์ของบรรยากาศหรือมหาสมุทร ความเร็วในแนวดิ่งจะมีค่าน้อย และองค์ประกอบในแนวดิ่งของความเร่งโคริโอลิส (วีอีคอสφ{\displaystyle v_{e}\cos \varphi }) มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g ประมาณ9.81 m/s² ( 32.2 ft/s² ) ใกล้พื้นผิวโลก) ในกรณีเช่นนี้ เฉพาะองค์ประกอบในแนวนอน (ทิศตะวันออกและทิศเหนือ) เท่านั้นที่มีความสำคัญข้อจำกัดข้างต้นให้อยู่ในระนาบแนวนอนคือ (กำหนดให้v = 0):    วี=(วีอีวีn) ,เอซี=(วีnวีอี) เอฟ ,{\displaystyle \mathbf {v} ={\begin{pmatrix}v_{\mathrm {e} }\\v_{\mathrm {n} }\end{pmatrix}}\ ,\mathbf {a} _{\mathrm {C} }={\begin{pmatrix}v_{\mathrm {n} }\\-v_{\mathrm {e} }\end{pmatrix}}\ f\ ,} ที่ไหนเอฟ=2ωบาปφ{\displaystyle f=2\omega \sin \varphi \,}เรียกว่าพารามิเตอร์โคริโอลิส

เมื่อกำหนดให้v = 0 จะเห็นได้ทันทีว่า (สำหรับค่าφและω ที่เป็นบวก ) การเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกจะส่งผลให้เกิดความเร่งไปทางทิศใต้ ในทำนองเดียวกัน เมื่อกำหนดให้v = 0 จะเห็นได้ว่าการเคลื่อนที่ไปทางทิศเหนือจะส่งผลให้เกิดความเร่งไปทางทิศตะวันออกโดยทั่วไป เมื่อสังเกตในแนวนอนตามทิศทางการเคลื่อนที่ที่ทำให้เกิดความเร่ง ความเร่งจะหมุนไปทางขวา 90° เสมอ (สำหรับค่าφ ที่เป็นบวก ) และมีขนาดเท่ากันไม่ว่าทิศทางในแนวนอนจะเป็นอย่างไรก็ตาม

ในกรณีของการเคลื่อนที่ในแนวเส้นศูนย์สูตร การตั้งค่าφ = 0° จะได้ผลลัพธ์ดังนี้: Ω=ω(010) ,วี=(วีอีวีnวีคุณ) ,{\displaystyle {\boldสัญลักษณ์ {\Omega }}=\omega {\begin{pmatrix}0\\1\\0\end{pmatrix}}\ ,\mathbf {v} ={\begin{pmatrix}v_{\mathrm {e} }\\v_{\mathrm {n} }\\v_{\mathrm {u} }\end{พีเมทริกซ์}}\ ,}เอซี=2Ω×วี=2ω(วีคุณ0วีอี) .{\displaystyle \mathbf {a} _{\mathrm {C} }=-2{\boldsymbol {\Omega }}\times \mathbf {v} =2\,\omega \,{\begin{pmatrix}-v_{\mathrm {u} }\\0\\v_{\mathrm {e} }\end{pmatrix}}\ .}ในกรณีนี้ Ωจะขนานกับแกนเหนือ-ใต้

ดังนั้น การเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก (นั่นคือ ในทิศทางเดียวกับการหมุนของทรงกลม) จะทำให้เกิดความเร่งขึ้นด้านบนที่เรียกว่าปรากฏการณ์ Eötvösและการเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนจะทำให้เกิดความเร่งไปทางทิศตะวันตก[ 36 ]

อุตุนิยมวิทยาและสมุทรศาสตร์

เนื่องจากแรงโคริโอลิส ระบบความกดอากาศต่ำในซีกโลกเหนือ เช่นพายุไต้ฝุ่นนันมาดอล (ซ้าย) จะหมุนทวนเข็มนาฬิกา และในซีกโลกใต้ ระบบความกดอากาศต่ำ เช่นพายุไซโคลนดาริอัน (ขวา) จะหมุนตามเข็มนาฬิกา
ภาพแสดงแผนผังการไหลรอบ บริเวณความกดอากาศ ต่ำในซีกโลกเหนือ ค่าเลขรอสบีต่ำ ดังนั้นแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจึงแทบไม่มีนัยสำคัญ แรงไล่ระดับความดันแสดงด้วยลูกศรสีน้ำเงิน และความเร่งโคริโอลิส (ซึ่งตั้งฉากกับความเร็วเสมอ) แสดงด้วยลูกศรสีแดง
ภาพแสดงแผนผังวงกลมเฉื่อยของมวลอากาศในกรณีที่ไม่มีแรงอื่นมากระทำ โดยคำนวณสำหรับความเร็วลมประมาณ50 ถึง 70 เมตร/วินาที (110 ถึง 160ไมล์ต่อชั่วโมง)  
ลักษณะการก่อตัวของเมฆในภาพถ่ายโลกอันโด่งดังจากยานอวกาศอะพอลโล 17 ทำให้เรามองเห็นการไหลเวียนของอากาศที่คล้ายคลึงกันได้อย่างชัดเจน

ผลกระทบที่สำคัญที่สุดของปรากฏการณ์โคริโอลิสอาจอยู่ที่พลวัตขนาดใหญ่ของมหาสมุทรและบรรยากาศ ในอุตุนิยมวิทยาและสมุทรศาสตร์เป็นเรื่องสะดวกที่จะตั้งสมมติฐานกรอบอ้างอิงแบบหมุนโดยที่โลกอยู่นิ่ง เพื่อรองรับสมมติฐานชั่วคราวนั้น จึงมีการนำแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและแรงโคริโอลิสเข้ามาใช้ ความสำคัญสัมพัทธ์ของแรงเหล่านี้ถูกกำหนดโดยเลขรอสบีที่ ใช้ได้ พายุทอร์นาโดมีเลขรอสบีสูง ดังนั้น ในขณะที่แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่เกี่ยวข้องกับพายุทอร์นาโดค่อนข้างมาก แรงโคริโอลิสที่เกี่ยวข้องกับพายุทอร์นาโดจึงถือว่าน้อยมากในทางปฏิบัติ[ 37 ]

เนื่องจากกระแสน้ำผิวมหาสมุทรถูกขับเคลื่อนโดยการเคลื่อนที่ของลมเหนือผิวน้ำ แรงโคริโอลิสจึงส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำในมหาสมุทรและพายุไซโคลนด้วยเช่นกัน กระแสน้ำขนาดใหญ่ที่สุดในมหาสมุทรหลายแห่งหมุนเวียนรอบบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงที่เรียกว่าไจร์แม้ว่าการหมุนเวียนจะไม่มากเท่ากับการหมุนเวียนในอากาศ แต่การเบี่ยงเบนที่เกิดจากผลของโคริโอลิสเป็นสิ่งที่สร้างรูปแบบการหมุนวนในไจร์เหล่านี้ รูปแบบลมที่หมุนวนช่วยให้พายุเฮอริเคนก่อตัวขึ้น ยิ่งแรงจากผลของโคริโอลิสมากเท่าใด ลมก็จะหมุนเร็วขึ้นและได้รับพลังงานเพิ่มเติม ทำให้ความรุนแรงของพายุเฮอริเคนเพิ่มขึ้น[ 38 ]

อากาศภายในระบบความดันสูงจะหมุนไปในทิศทางที่แรงโคริโอลิสมีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางในแนวรัศมี และเกือบจะสมดุลกับความชันของความดันในแนวรัศมีที่พุ่งออกไปด้านนอก ส่งผลให้อากาศเคลื่อนที่ตามเข็มนาฬิการอบบริเวณความดันสูงในซีกโลกเหนือ และทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกใต้ อากาศรอบบริเวณความดันต่ำจะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ทำให้แรงโคริโอลิสมีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางในแนวรัศมี และเกือบจะสมดุลกับความชันของความดัน ในแนวรัศมีที่ พุ่ง เข้าด้านใน [ 39 ]

การไหลเวียนรอบบริเวณความดันต่ำ

หากเกิดบริเวณความกดอากาศต่ำในชั้นบรรยากาศ อากาศมักจะไหลเข้าหาบริเวณนั้น แต่จะถูกเบี่ยงเบนไปในทิศทางตั้งฉากกับความเร็วของอากาศโดยแรงโคริโอลิส จากนั้นระบบสมดุลก็จะเกิดขึ้น ทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบวงกลม หรือการไหลแบบไซโคลน เนื่องจากค่าเลขรอสบี (Rossby number) ต่ำ สมดุลของแรงส่วนใหญ่จึงอยู่ระหว่างแรงไล่ระดับความดันที่กระทำเข้าหาบริเวณความกดอากาศต่ำ และแรงโคริโอลิสที่กระทำออกจากศูนย์กลางของบริเวณความกดอากาศต่ำ

แทนที่จะไหลลงตามความชัน การเคลื่อนที่ขนาดใหญ่ในชั้นบรรยากาศและมหาสมุทรมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นตั้งฉากกับความชันของความดัน ซึ่งเรียกว่าการไหลแบบจีโอสโทรฟิก [ 40 ] บนดาวเคราะห์ที่ไม่หมุน ของเหลวจะไหลไปตามเส้นตรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ทำให้ความชันของความดันหายไปอย่างรวดเร็ว ดังนั้นสมดุลจีโอสโทรฟิกจึงแตกต่างจากกรณีของ "การเคลื่อนที่แบบเฉื่อย" (ดูด้านล่าง) ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมพายุไซโคลนในละติจูดกลางจึงมีขนาดใหญ่กว่าการไหลแบบวงกลมเฉื่อยถึงหนึ่งอันดับ

รูปแบบการเบี่ยงเบนและทิศทางการเคลื่อนที่นี้เรียกว่ากฎของ Buys-Ballotในชั้นบรรยากาศ รูปแบบการไหลนี้เรียกว่าพายุไซโคลนในซีกโลกเหนือ ทิศทางการเคลื่อนที่รอบบริเวณความดันต่ำจะเป็นทวนเข็มนาฬิกา ในซีกโลกใต้ ทิศทางการเคลื่อนที่จะเป็นตามเข็มนาฬิกาเนื่องจากพลศาสตร์การหมุนเป็นภาพสะท้อนที่นั่น[ 41 ]ที่ระดับความสูง อากาศที่แผ่กระจายออกไปจะหมุนในทิศทางตรงกันข้าม[ 42 ]พายุไซโคลนก่อตัวขึ้นตามแนวเส้นศูนย์สูตรได้ยากเนื่องจากผลของ Coriolis ในบริเวณนี้อ่อนแอ[ 43 ]

วงกลมเฉื่อย

มวลอากาศหรือมวลน้ำที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ววี{\displaystyle v\,}อนุภาคที่อยู่ภายใต้แรงโคริโอลิสเพียงอย่างเดียวจะเคลื่อนที่ในวิถีโค้งวงกลมที่เรียกว่าวงกลมเฉื่อยเนื่องจากแรงโคริโอลิสมีทิศทางตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของอนุภาค อนุภาคจึงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่รอบวงกลมที่มีรัศมี ...อาร์{\displaystyle R}กำหนดโดย: อาร์=วีเอฟ{\displaystyle R={\frac {v}{f}}} ที่ไหนเอฟ{\displaystyle f}คือพารามิเตอร์โคริโอลิส2Ωบาปφ{\displaystyle 2\Omega \sin \varphi }ตามที่แนะนำไว้ข้างต้น (โดยที่φ{\displaystyle \varphi }(โดยที่ คือละติจูด) ดังนั้น เวลาที่มวลใช้ในการเคลื่อนที่ครบรอบหนึ่งรอบคือ2π/เอฟ{\displaystyle 2\pi /f}โดย ทั่วไปแล้ว ค่าพารามิเตอร์โคริโอลิสที่ละติจูดกลางจะมีค่าประมาณ 10⁻⁴ s⁻¹ ดังนั้นสำหรับความเร็วของบรรยากาศโดยทั่วไปที่10 เมตร/วินาที (22 ไมล์ต่อชั่วโมง)รัศมีจะอยู่ที่100 กิโลเมตร (62 ไมล์)โดยมีคาบประมาณ 17 ชั่วโมง สำหรับกระแสน้ำในมหาสมุทรที่มีความเร็วโดยทั่วไปที่10 เซนติเมตร/วินาที (0.22 ไมล์ต่อชั่วโมง)รัศมีของวงกลมเฉื่อยจะอยู่ที่1 กิโลเมตร (0.6 ไมล์)วงกลมเฉื่อยเหล่านี้จะหมุนตามเข็มนาฬิกาในซีกโลกเหนือ (ซึ่งวิถีโคจรจะโค้งไปทางขวา) และหมุนทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกใต้         

ถ้าหากระบบหมุนเป็นแท่นหมุนรูปพาราโบลาแล้วเอฟ{\displaystyle f}มีค่าคงที่และวิถีโคจรเป็นวงกลมที่แม่นยำ บนดาวเคราะห์ที่หมุนรอบตัวเองเอฟ{\displaystyle f}ค่าจะแปรผันตามละติจูด และเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคไม่ได้เป็นวงกลมที่แน่นอน เนื่องจากพารามิเตอร์เอฟ{\displaystyle f}แปรผันตามไซน์ของละติจูด รัศมีของการแกว่งที่เกี่ยวข้องกับความเร็วที่กำหนดจะมีค่าน้อยที่สุดที่ขั้วโลก (ละติจูด ±90°) และเพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้เส้นศูนย์สูตร[ 44 ]

ผลกระทบทางบกอื่นๆ

ปรากฏการณ์โคริโอลิสส่งผลกระทบอย่างมากต่อ การไหลเวียนของมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศในระดับใหญ่นำไปสู่การก่อตัวของลักษณะที่โดดเด่น เช่นกระแสลมกรดและกระแสน้ำชายฝั่งตะวันตกลักษณะเหล่านี้อยู่ใน ภาวะ สมดุลทางธรณี ภาค หมายความว่าแรงโคริโอลิสและ แรง ไล่ระดับความดันสมดุลกัน การเร่งความเร็วของโคริโอลิสยังเป็นสาเหตุของการแพร่กระจายของคลื่นหลายประเภทในมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศ รวมถึงคลื่นรอสบีและคลื่นเคลวินนอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในพลศาสตร์ของเอกมันในมหาสมุทร และในการสร้างรูปแบบการไหลของมหาสมุทรในระดับใหญ่ที่เรียกว่าสมดุลสเวอร์ดรั

ปรากฏการณ์เออต์เวิส

ผลกระทบในทางปฏิบัติของ "ปรากฏการณ์โคริโอลิส" ส่วนใหญ่เกิดจากองค์ประกอบของความเร่งในแนวนอนที่เกิดจากการเคลื่อนที่ในแนวนอน

ยังมีองค์ประกอบอื่นๆ ของปรากฏการณ์โคริโอลิส วัตถุที่เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตกจะถูกเบี่ยงเบนลง ในขณะที่วัตถุที่เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกจะถูกเบี่ยงเบนขึ้น[ 45 ] ปรากฏการณ์ นี้เรียกว่าปรากฏการณ์เออทเวิส (Eötvös effect ) ลักษณะของปรากฏการณ์โคริโอลิสนี้จะรุนแรงที่สุดบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร แรงที่เกิดจากปรากฏการณ์เออทเวิสคล้ายกับแรงในแนวนอน แต่แรงในแนวดิ่งที่มากกว่ามากเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและความดันบ่งชี้ว่ามันไม่สำคัญในสมดุลอุทกสถิตอย่างไรก็ตาม ในชั้นบรรยากาศ ลมมีความเกี่ยวข้องกับการเบี่ยงเบนเล็กน้อยของความดันจากสมดุลอุทกสถิต ในชั้นบรรยากาศเขตร้อน ขนาดของความเบี่ยงเบนของความดันนั้นเล็กมากจนการมีส่วนร่วมของปรากฏการณ์เออทเวิสต่อความเบี่ยงเบนของความดันนั้นมีนัยสำคัญ[ 46 ]

นอกจากนี้ วัตถุที่เคลื่อนที่ขึ้น (เช่นออกไป ) หรือลง (เช่นเข้ามา ) จะถูกเบี่ยงเบนไปทางทิศตะวันตกหรือทิศตะวันออกตามลำดับ ผลกระทบนี้จะรุนแรงที่สุดใกล้เส้นศูนย์สูตร เนื่องจากการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งมักมีขอบเขตและระยะเวลาจำกัด ขนาดของผลกระทบจึงเล็กกว่าและต้องใช้เครื่องมือที่แม่นยำในการตรวจจับ ตัวอย่างเช่น การศึกษาแบบจำลองเชิงตัวเลขในอุดมคติชี้ให้เห็นว่าผลกระทบนี้สามารถส่งผลกระทบโดยตรงต่อสนามลมขนาดใหญ่ในเขตร้อนได้ประมาณ 10% เมื่อมีการให้ความร้อนหรือความเย็นในชั้นบรรยากาศเป็นเวลานาน (2 สัปดาห์ขึ้นไป) [ 47 ] [ 48 ]ยิ่งไปกว่านั้น ในกรณีของการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมขนาดใหญ่ เช่น การปล่อยยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจร ผลกระทบจะมีความสำคัญ เส้นทางที่เร็วที่สุดและประหยัดเชื้อเพลิงที่สุดในการขึ้นสู่วงโคจรคือการปล่อยจากเส้นศูนย์สูตรที่โค้งไปทางทิศตะวันออกโดยตรง

ตัวอย่างที่เข้าใจง่าย

ลองนึกภาพรถไฟที่วิ่งไปตาม รางรถไฟ ที่ไม่มีแรงเสียดทานตามแนวเส้นศูนย์สูตรสมมติว่าเมื่อเคลื่อนที่ รถไฟจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่จำเป็นในการเดินทางรอบโลกในหนึ่งวัน (465  ม./วินาที) [ 49 ]ผลกระทบของโคริโอลิสสามารถพิจารณาได้ในสามกรณี ได้แก่ เมื่อรถไฟเดินทางไปทางทิศตะวันตก เมื่อรถไฟหยุดนิ่ง และเมื่อรถไฟเดินทางไปทางทิศตะวันออก ในแต่ละกรณี ผลกระทบของโคริโอลิสสามารถคำนวณได้จากกรอบอ้างอิงที่หมุนบนโลกก่อน จากนั้นจึงตรวจสอบกับกรอบอ้างอิงเฉื่อย ที่คง ที่ ภาพด้านล่างแสดงให้เห็นทั้งสามกรณีตามที่ผู้สังเกตการณ์ที่หยุดนิ่งในกรอบอ้างอิงเฉื่อย (หรือเกือบเฉื่อย) มองเห็นจากจุดคงที่เหนือขั้วโลกเหนือ ตาม แกนการหมุนของโลกรถไฟแสดงด้วยพิกเซลสีแดงสองสามพิกเซล ซึ่งคงที่อยู่ทางด้านซ้ายในภาพซ้ายสุด และเคลื่อนที่ในภาพอื่นๆ(1 วัน=8 ส):{\displaystyle \left(1{\text{ day}}\mathrel {\overset {\land }{=}} 8{\text{ s}}\right):}

โลกและรถไฟ
โลกและรถไฟ
  1. รถไฟเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก: ในกรณีนี้ มันจะเคลื่อนที่สวนทางกับทิศทางการหมุน ดังนั้น ในกรอบอ้างอิงที่หมุนของโลก แรงโคริโอลิสจะชี้เข้าด้านในไปยังแกนหมุน (ลง) แรงเพิ่มเติมที่ดึงลงมานี้จะทำให้รถไฟหนักขึ้นขณะเคลื่อนที่ไปในทิศทางนั้น
    หากมองรถไฟขบวนนี้จากกรอบอ้างอิงคงที่ที่ไม่หมุนซึ่งอยู่เหนือศูนย์กลางของโลก ด้วยความเร็วระดับนั้น รถไฟจะยังคงอยู่นิ่งในขณะที่โลกหมุนอยู่เบื้องล่าง ดังนั้น แรงเพียงอย่างเดียวที่กระทำต่อรถไฟคือแรงโน้มถ่วงและแรงปฏิกิริยาจากราง แรงนี้มีค่ามากกว่า (0.34%) [ 49 ]แรงที่ผู้โดยสารและรถไฟประสบเมื่อหยุดนิ่ง (หมุนไปพร้อมกับโลก) ความแตกต่างนี้คือสิ่งที่ปรากฏการณ์โคริโอลิสอธิบายในกรอบอ้างอิงที่หมุนได้
  2. รถไฟหยุดนิ่ง: จากมุมมองของกรอบอ้างอิงที่หมุนของโลก ความเร็วของรถไฟเป็นศูนย์ ดังนั้นแรงโคริโอลิสจึงเป็นศูนย์เช่นกัน และรถไฟและผู้โดยสารจะกลับคืนสู่น้ำหนักปกติ
    จากกรอบอ้างอิงเฉื่อยคงที่เหนือโลก ตอนนี้รถไฟหมุนไปพร้อมกับส่วนที่เหลือของโลก แรงโน้มถ่วง 0.34% ให้แรงสู่ศูนย์กลางที่จำเป็นต่อการเคลื่อนที่แบบวงกลมในกรอบอ้างอิงนั้น แรงที่เหลืออยู่ ซึ่งวัดได้จากตาชั่ง ทำให้รถไฟและผู้โดยสาร "เบาลง" กว่าในกรณีที่ผ่านมา
  3. รถไฟเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก ในกรณีนี้ เนื่องจากมันเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับกรอบอ้างอิงที่หมุนของโลก แรงโคริโอลิสจึงมีทิศทางพุ่งออกไปจากแกนหมุน (ขึ้น) แรงขึ้นนี้ทำให้รถไฟดูเบากว่าตอนที่หยุดนิ่ง
    Graph of the force experienced by a 10-kilogram (22 lb) object as a function of its speed moving along Earth's equator (as measured within the rotating frame). (Positive force in the graph is directed upward. Positive speed is directed eastward and negative speed is directed westward).
    From the fixed inertial frame of reference above Earth, the train traveling east now rotates at twice the rate as when it was at rest—so the amount of centripetal force needed to cause that circular path increases leaving less force from gravity to act on the track. This is what the Coriolis term accounts for on the previous paragraph.
    As a final check one can imagine a frame of reference rotating along with the train. Such frame would be rotating at twice the angular velocity as Earth's rotating frame. The resulting centrifugal force component for that imaginary frame would be greater. Since the train and its passengers are at rest, that would be the only component in that frame explaining again why the train and the passengers are lighter than in the previous two cases.

This also explains why high-speed projectiles that travel west are deflected down, and those that travel east are deflected up. This vertical component of the Coriolis effect is called the Eötvös effect.[50]

ตัวอย่างข้างต้นสามารถใช้เพื่ออธิบายว่าทำไมปรากฏการณ์ Eötvös จึงเริ่มลดลงเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก เนื่องจากความเร็วสัมผัส ของวัตถุ เพิ่มขึ้นสูงกว่าความเร็วในการหมุนของโลก (465  เมตร/วินาที) หากรถไฟที่เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตกในตัวอย่างข้างต้นเพิ่มความเร็ว แรงโน้มถ่วงส่วนหนึ่งที่ผลักกับรางจะชดเชยแรงสู่ศูนย์กลางที่จำเป็นในการรักษาการเคลื่อนที่แบบวงกลมในกรอบอ้างอิงเฉื่อย เมื่อรถไฟเพิ่มความเร็วเป็นสองเท่าที่930 เมตร/วินาที (2,100 ไมล์ต่อชั่วโมง)แรงสู่ศูนย์กลางนั้นจะเท่ากับแรงที่รถไฟได้รับเมื่อมันหยุด จากกรอบอ้างอิงเฉื่อย ในทั้งสองกรณี รถไฟจะหมุนด้วยความเร็วเท่ากันแต่ในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น แรงจึงเท่ากัน ทำให้ปรากฏการณ์ Eötvös หายไปโดยสิ้นเชิง วัตถุใดๆ ที่เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตกด้วยความเร็วสูงกว่า930 เมตร/วินาที (2,100 ไมล์ต่อชั่วโมง)จะได้รับแรงขึ้นแทน ในภาพแสดงปรากฏการณ์เออทเวิส (Eötvös effect) สำหรับ วัตถุหนัก 10 กิโลกรัม (22 ปอนด์)บนรถไฟที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกัน รูปทรงพาราโบลาเกิดจากแรงสู่ศูนย์กลางแปรผันตรงกับกำลังสองของความเร็วสัมผัส ในกรอบอ้างอิงเฉื่อย จุดต่ำสุดของพาราโบลาจะอยู่ที่จุดกำเนิด การเลื่อนออกไปเกิดจากการใช้กรอบอ้างอิงที่หมุนของโลกเป็นกรอบอ้างอิงอ้างอิง กราฟแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์เออทเวิสไม่สมมาตร และแรงดึงลงที่วัตถุได้รับเมื่อเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตกด้วยความเร็วสูงนั้นน้อยกว่าแรงยกขึ้นที่วัตถุได้รับเมื่อเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกด้วยความเร็วเท่ากัน     

การระบายน้ำในอ่างอาบน้ำและโถสุขภัณฑ์

ตรงกันข้ามกับความเข้าใจผิดที่แพร่หลาย อ่างอาบน้ำ โถส้วม และภาชนะบรรจุน้ำอื่นๆ ไม่ได้ระบายไปในทิศทางตรงกันข้ามในซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ นี่เป็นเพราะขนาดของแรงโคริโอลิสนั้นน้อยมากจนแทบไม่มีผลที่ระดับนี้[ 28 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]แรงที่กำหนดโดยเงื่อนไขเริ่มต้นของน้ำ (เช่น รูปทรงของท่อระบาย รูปทรงของภาชนะ โมเมนตัมที่มีอยู่ก่อนของน้ำ ฯลฯ) มีแนวโน้มที่จะมีขนาดใหญ่กว่าแรงโคริโอลิสหลายเท่า และดังนั้นจึงจะกำหนดทิศทางการหมุนของน้ำ หากมี ตัวอย่างเช่น โถส้วมที่เหมือนกันซึ่งถูกกดชักโครกในทั้งสองซีกโลกจะระบายไปในทิศทางเดียวกัน และทิศทางนี้ส่วนใหญ่กำหนดโดยรูปทรงของโถส้วม

ภายใต้สภาวะจริง แรงโคริโอลิสจะไม่ส่งผลต่อทิศทางการไหลของน้ำอย่างเห็นได้ชัด เฉพาะในกรณีที่น้ำนิ่งมากจนอัตราการหมุนของโลกเร็วกว่าอัตราการหมุนของน้ำเมื่อเทียบกับภาชนะ และแรงบิดที่กระทำจากภายนอก (เช่น ที่อาจเกิดจากการไหลบนพื้นผิวที่ไม่เรียบ) มีขนาดเล็กพอ ผลของโคริโอลิสจึงอาจกำหนดทิศทางของกระแสน้ำวนได้ หากไม่มีการเตรียมการอย่างระมัดระวังเช่นนี้ ผลของโคริโอลิสจะมีขนาดเล็กกว่าอิทธิพลอื่นๆ ที่มีต่อทิศทางการระบาย[ 54 ]เช่น การหมุนที่เหลืออยู่ของน้ำ[ 55 ]และรูปทรงเรขาคณิตของภาชนะ[ 56 ]

การทดสอบในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับการระบายน้ำภายใต้สภาวะที่ผิดปกติ

ในปี 1962 แอสเชอร์ ชาปิโรได้ทำการทดลองที่MITเพื่อทดสอบแรงโคริโอลิสในอ่างน้ำขนาดใหญ่ เส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตร (6 ฟุต 7 นิ้ว)โดยมีไม้กางเขนเล็กๆ วางอยู่เหนือรูระบายน้ำเพื่อแสดงทิศทางการหมุน จากนั้นจึงปิดฝาและรออย่างน้อย 24 ชั่วโมงเพื่อให้ระดับน้ำคงที่ ภายใต้สภาวะการทดลองที่แม่นยำนี้ เขาได้แสดงให้เห็นถึงผลกระทบและการหมุนทวนเข็มนาฬิกาที่สม่ำเสมอ การทดลองนี้ต้องการความแม่นยำสูงมาก เนื่องจากความเร่งเนื่องจากผลของแรงโคริโอลิสมีค่าเพียงเล็กน้อย  3×107{\displaystyle 3\times 10^{-7}}นั่นคือแรงโน้มถ่วง กระแสน้ำวนถูกวัดโดยใช้ไม้กางเขนที่ทำจากไม้ชิ้นเล็กๆ สองชิ้น ปักไว้เหนือรูระบายน้ำ ใช้เวลา 20 นาทีในการระบายน้ำ และไม้กางเขนจะเริ่มหมุนหลังจากผ่านไปประมาณ 15 นาที ในตอนท้ายมันจะหมุน 1 รอบทุกๆ 3 ถึง 4 วินาที

เขารายงานว่า[ 57 ]

ทั้งสองแนวคิดต่างก็ถูกต้องในแง่หนึ่ง สำหรับการสังเกตการณ์ในชีวิตประจำวัน เช่น อ่างล้างจานและอ่างอาบน้ำ ทิศทางของกระแสน้ำวนดูเหมือนจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างคาดเดาไม่ได้ตามวัน เวลา และบ้านของผู้ทำการทดลอง แต่ภายใต้เงื่อนไขการทดลองที่ควบคุมอย่างดี ผู้สังเกตที่มองลงไปที่ท่อระบายน้ำในซีกโลกเหนือจะเห็นกระแสน้ำวนหมุนทวนเข็มนาฬิกาเสมอ ในขณะที่ผู้สังเกตในซีกโลกใต้จะเห็นกระแสน้ำวนหมุนตามเข็มนาฬิกาเสมอ ในการทดลองที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสม กระแสน้ำวนเกิดจากแรงโคริโอลิส ซึ่งมีทิศทางทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกเหนือ

Lloyd M. Trefethenรายงานการหมุนตามเข็มนาฬิกาในซีกโลกใต้ที่มหาวิทยาลัยซิดนีย์ในการทดสอบห้าครั้งโดยมีเวลาปรับตัว 18 ชั่วโมงขึ้นไป[ 58 ]

วิถีกระสุน

แรงโคริโอลิสมีความสำคัญใน การคำนวณวิถี กระสุนภายนอก สำหรับการคำนวณวิถีของ กระสุนปืนใหญ่ระยะไกลมากตัวอย่างทางประวัติศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือปืนใหญ่ปารีสซึ่งเยอรมันใช้ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 1เพื่อระดมยิงปารีสจากระยะประมาณ120 กม. (75 ไมล์)แรงโคริโอลิสเปลี่ยนแปลงวิถีของกระสุนเพียงเล็กน้อย ส่งผลต่อความแม่นยำในระยะทางที่ไกลมาก นักแม่นปืนระยะไกลที่แม่นยำ เช่น พลซุ่มยิง จะปรับวิถีกระสุนเพื่อชดเชยแรงนี้ ที่ละติจูดของเมืองแซคราเมนโตรัฐแคลิฟอร์เนีย กระสุนที่ยิงไปทางทิศเหนือ 1,000 หลา (910 เมตร)จะเบี่ยงเบน ไปทางขวา 2.8 นิ้ว (71 มม.)นอกจากนี้ยังมีองค์ประกอบในแนวดิ่ง ซึ่งอธิบายไว้ในส่วนผลกระทบของเออทเวิสข้างต้น ซึ่งทำให้กระสุนที่ยิงไปทางทิศตะวันตกตกต่ำ และกระสุนที่ยิงไปทางทิศตะวันออกตกสูง[ 59 ] [ 60 ]      

ผลกระทบของแรงโคริโอลิสต่อวิถีการเคลื่อนที่ของขีปนาวุธไม่ควรสับสนกับความโค้งของเส้นทางของขีปนาวุธ ดาวเทียม และวัตถุที่คล้ายกันเมื่อพล็อตเส้นทางลงบนแผนที่สองมิติ (แบนราบ) เช่นการฉายภาพแบบเมอร์เคเตอร์การฉายภาพพื้นผิวโค้งสามมิติของโลกไปยังพื้นผิวสองมิติ (แผนที่) ย่อมส่งผลให้เกิดลักษณะที่บิดเบี้ยว ความโค้งที่ปรากฏของเส้นทางเป็นผลมาจากความเป็นทรงกลมของโลกและจะเกิดขึ้นแม้ในกรอบอ้างอิงที่ไม่หมุน[ 61 ]

วิถีการเคลื่อนที่ เส้นทางบนพื้น และการเบี่ยงเบนของวัตถุที่ถูกยิงโดยทั่วไป แกนต่างๆ ไม่ได้แสดงขนาดจริง

แรงโคริโอลิสที่กระทำต่อกระสุน ที่กำลังเคลื่อนที่ ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของความเร็วในทั้งสามทิศทาง ได้แก่ละติจูดและอะซิมุธโดยทั่วไปทิศทางจะเป็นทิศทางตามระยะ (ทิศทางที่ปืนชี้ไปในตอนแรก) แนวตั้ง และแนวขวาง[ 62 ] : 178

เอX=2ω(วีวายคอสθเอทีบาปϕเอz+วีบาปθเอที){\displaystyle A_{\mathrm {X} }=-2\omega (V_{\mathrm {Y} }\cos \theta _{\mathrm {lat} }\sin \phi _{\mathrm {az} }+V_{\mathrm {Z} }\sin \theta _{\mathrm {lat} })}เอวาย=2ω(วีXคอสθเอทีบาปϕเอz+วีคอสθเอทีคอสϕเอz){\displaystyle A_{\mathrm {Y} }=2\omega (V_{\mathrm {X} }\cos \theta _{\mathrm {lat} }\sin \phi _{\mathrm {az} }+V_{\mathrm {Z} }\cos \theta _{\mathrm {lat} }\cos \phi _{\mathrm {az} })}เอ=2ω(วีXบาปθเอทีวีวายคอสθเอทีคอสϕเอz){\displaystyle A_{\mathrm {Z} }=2\omega (V_{\mathrm {X} }\sin \theta _{\mathrm {lat} }-V_{\mathrm {Y} }\cos \theta _{\mathrm {lat} }\cos \phi _{\mathrm {az} })} ที่ไหน

  • เอX{\displaystyle A_{\mathrm {X} }}การเร่งความเร็วในระยะไกล
  • เอวาย{\displaystyle A_{\mathrm {Y} }}ความเร่งในแนวตั้ง โดยค่าบวกแสดงถึงความเร่งขึ้นด้านบน
  • เอ{\displaystyle A_{\mathrm {Z} }}การเร่งความเร็วข้ามช่วง โดยค่าบวกบ่งชี้การเร่งความเร็วไปทางขวา
  • วีX{\displaystyle V_{\mathrm {X} }}ความเร็วในระยะไกล
  • วีวาย{\displaystyle V_{\mathrm {Y} }}ความเร็วในแนวตั้ง โดยค่าบวกแสดงว่าเคลื่อนที่ขึ้นด้านบน
  • วี{\displaystyle V_{\mathrm {Z} }}ความเร็วตามแนวขวาง โดยค่าบวกแสดงถึงความเร็วไปทางขวา
  • ω{\displaystyle \omega }= 0.00007292  เรเดียน/วินาที ความเร็วเชิงมุมของโลก (อ้างอิงจากวันดาราศาสตร์ )
  • θเอที{\displaystyle \theta _{\mathrm {lat} }}ละติจูด โดยค่าบวกบ่งชี้ว่าอยู่ในซีกโลกเหนือ
  • ϕเอz{\displaystyle \phi _{\mathrm {az} }}ค่ามุมอะซิมุธวัดตามเข็มนาฬิกาจากทิศเหนือ

การแสดงภาพ

ของเหลวจะมีรูปร่างเป็นพาราโบลาขณะหมุน
วัตถุเคลื่อนที่อย่างไม่มีแรงเสียดทานบนพื้นผิวของจานพาราโบลาตื้นมาก วัตถุถูกปล่อยออกมาในลักษณะที่มันเคลื่อนที่ตามวิถีวงรีซ้าย : มุมมองจากสภาวะเฉื่อยขวา : มุมมองจากสภาวะหมุนร่วม
แรงต่างๆ ที่กระทำต่อพื้นผิวโค้งสีแดง : แรงโน้มถ่วงสีเขียว : แรงปฏิกิริยา ตั้งฉาก สีน้ำเงิน : แรงลัพธ์ สู่ ศูนย์กลาง

เพื่อสาธิตผลของโคริโอลิส สามารถใช้แท่นหมุนรูปพาราโบลาได้ บนแท่นหมุนแบบแบน แรงเฉื่อยของวัตถุที่หมุนไปพร้อมกันจะผลักวัตถุออกจากขอบ อย่างไรก็ตาม หากพื้นผิวของแท่นหมุนมี รูปทรง พาราโบลา (ชามพาราโบลา) ที่ถูกต้อง (ดูรูป) และหมุนด้วยอัตราที่สอดคล้องกัน ส่วนประกอบของแรงที่แสดงในรูปจะทำให้ส่วนประกอบของแรงโน้มถ่วงที่สัมผัสกับพื้นผิวของชามเท่ากับแรงสู่ศูนย์กลางที่จำเป็นในการรักษาวัตถุให้หมุนด้วยความเร็วและรัศมีของความโค้ง (โดยสมมติว่าไม่มีแรงเสียดทาน) (ดูการหมุนแบบเอียง ) พื้นผิวที่มีรูปทรงที่ออกแบบมาอย่างระมัดระวังนี้ช่วยให้สามารถแสดงแรงโคริโอลิสได้โดยแยกออกมา[ 63 ] [ 64 ]

สามารถใช้ แผ่นกลมที่ตัดจากทรงกระบอกของน้ำแข็งแห้งเป็นแผ่นกลมๆ เคลื่อนที่ไปมาบนพื้นผิวของแท่นหมุนรูปพาราโบลาได้อย่างแทบไม่มีแรงเสียดทาน ทำให้เห็นผลกระทบของโคริโอลิสต่อปรากฏการณ์ไดนามิกได้ เพื่อให้ได้ภาพการเคลื่อนที่จากกรอบอ้างอิงที่หมุนไปพร้อมกับแท่นหมุน จึงได้ติดตั้งกล้องวิดีโอไว้กับแท่นหมุนเพื่อให้หมุนไปพร้อมกับแท่นหมุน โดยผลลัพธ์แสดงดังรูป ในภาพด้านซ้าย ซึ่งเป็นมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่ แรงโน้มถ่วงในกรอบอ้างอิงเฉื่อยที่ดึงวัตถุเข้าหาจุดศูนย์กลาง (ด้านล่าง) ของจานนั้นเป็นสัดส่วนกับระยะห่างของวัตถุจากจุดศูนย์กลาง แรงสู่ศูนย์กลางในรูปแบบนี้ทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบวงรี ในภาพด้านขวา ซึ่งแสดงมุมมองของกรอบอ้างอิงที่หมุน แรงโน้มถ่วงที่ดึงเข้าด้านในในกรอบอ้างอิงที่หมุน (แรงเดียวกันกับในกรอบอ้างอิงเฉื่อย) จะสมดุลกับแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่ผลักออกด้านนอก (มีอยู่เฉพาะในกรอบอ้างอิงที่หมุนเท่านั้น) เมื่อแรงทั้งสองนี้สมดุลกัน ในกรอบอ้างอิงที่หมุน แรงที่ไม่สมดุลเพียงอย่างเดียวคือแรงโคริโอลิส (ซึ่งมีอยู่เฉพาะในกรอบอ้างอิงที่หมุนเท่านั้น) และการเคลื่อนที่จึงเป็นการ เคลื่อนที่ แบบวงกลมในกรอบอ้างอิงเฉื่อย การวิเคราะห์และการสังเกตการเคลื่อนที่แบบวงกลมในกรอบอ้างอิงที่หมุนนั้นเป็นการทำให้ง่ายขึ้นเมื่อเทียบกับการวิเคราะห์และการสังเกตการเคลื่อนที่แบบวงรีในกรอบอ้างอิงเฉื่อย

เนื่องจากกรอบอ้างอิงนี้หมุนหลายรอบต่อนาที แทนที่จะหมุนเพียงวันละครั้งเหมือนโลก ความเร่งโคริโอลิสที่เกิดขึ้นจึงมีขนาดใหญ่กว่ามาก และสังเกตได้ง่ายกว่าในระดับเวลาและพื้นที่ขนาดเล็ก เมื่อเทียบกับความเร่งโคริโอลิสที่เกิดจากการหมุนของโลก

กล่าวอีกนัยหนึ่ง โลกเปรียบเสมือนแท่นหมุน[ 65 ]การหมุนทำให้ดาวเคราะห์มีรูปร่างเป็นทรงกลม โดยที่แรงปกติ แรงโน้มถ่วง และแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะสมดุลกันอย่างพอดีบนพื้นผิว "แนวนอน" (ดูที่ส่วนนูนบริเวณเส้นศูนย์สูตร )

ปรากฏการณ์โคริโอลิสที่เกิดจากการหมุนของโลก สามารถมองเห็นได้โดยอ้อมผ่านการเคลื่อนที่ของลูกตุ้มฟูโกต์

ในพื้นที่อื่นๆ

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิส

การประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์โคริโอลิสในทางปฏิบัติคือเครื่องวัดอัตราการไหลมวลซึ่งเป็นเครื่องมือที่ใช้วัดอัตราการไหลมวลและความหนาแน่นของของเหลวที่ไหลผ่านท่อ หลักการทำงานเกี่ยวข้องกับการเหนี่ยวนำให้ท่อที่ของเหลวไหลผ่านเกิดการสั่น การสั่นแม้จะไม่เป็นวงกลมโดยสมบูรณ์ แต่ก็เป็นกรอบอ้างอิงแบบหมุนที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์โคริโอลิสขึ้น แม้ว่าวิธีการเฉพาะจะแตกต่างกันไปตามการออกแบบของเครื่องวัดอัตราการไหล แต่เซ็นเซอร์จะตรวจสอบและวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของความถี่ การเปลี่ยนเฟส และแอมพลิจูดของการสั่นของท่อไหล การเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้แสดงถึงอัตราการไหลมวลและความหนาแน่นของของเหลว[ 66 ]

ฟิสิกส์โมเลกุล

ในโมเลกุลหลายอะตอม การเคลื่อนที่ของโมเลกุลสามารถอธิบายได้ด้วยการหมุนแบบแข็งเกร็งและการสั่นภายในของอะตอมรอบตำแหน่งสมดุล ผลจากการสั่นของอะตอมทำให้อะตอมเคลื่อนที่สัมพันธ์กับระบบพิกัดหมุนของโมเลกุล ดังนั้นจึงมีปรากฏการณ์โคริโอลิสเกิดขึ้น และทำให้อะตอมเคลื่อนที่ในทิศทางตั้งฉากกับการสั่นเดิม ซึ่งนำไปสู่การผสมกันในสเปกตรัมของโมเลกุลระหว่างระดับ การหมุนและการสั่น จากนั้นจึงสามารถกำหนดค่าคงที่การคู่ควบโคริโอลิสได้[ 67 ]

การบินของแมลง

แมลงวัน ( Diptera ) และผีเสื้อกลางคืนบางชนิด ( Lepidoptera ) ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์โคริโอลิสในการบินด้วยระยางค์และอวัยวะพิเศษที่ส่งต่อข้อมูลเกี่ยวกับความเร็วเชิงมุมของร่างกาย แรงโคริโอลิสที่เกิดจากการเคลื่อนที่เชิงเส้นของระยางค์เหล่านี้จะถูกตรวจจับภายในกรอบอ้างอิงที่หมุนได้ของร่างกายแมลง ในกรณีของแมลงวัน ระยางค์พิเศษของพวกมันคืออวัยวะรูปทรงดัมเบลที่อยู่ด้านหลังปีกเรียกว่า " ฮัลเทอร์ " [ 68 ]

ฮัลเทอร์เรสของแมลงวันจะแกว่งในระนาบด้วยความถี่การตีเดียวกับปีกหลัก ดังนั้นการหมุนตัวใดๆ ก็ตามจะส่งผลให้ฮัลเทอร์เรสเบี่ยงเบนไปด้านข้างจากระนาบการเคลื่อนที่[ 69 ]

ในผีเสื้อกลางคืน หนวดของพวกมันเป็นที่ทราบกันว่ามีหน้าที่ในการรับรู้แรงโคริโอลิสในลักษณะเดียวกับฮัลเทอร์ในแมลงวัน[ 70 ]ทั้งในแมลงวันและผีเสื้อกลางคืน กลุ่มของตัวรับรู้เชิงกลที่ฐานของรยางค์มีความไวต่อการเบี่ยงเบนที่ความถี่บีต ซึ่งสัมพันธ์กับการหมุนใน ระนาบ พิทช์และโรลและที่ความถี่บีตสองเท่า ซึ่งสัมพันธ์กับการหมุนในระนาบยอว์[ 71 ] [ 70 ]

เสถียรภาพจุดลากรางจ์

ในทางดาราศาสตร์จุดลากรางจ์คือตำแหน่งห้าตำแหน่งในระนาบวงโคจรของวัตถุขนาดใหญ่สองดวงที่โคจรรอบกัน ซึ่งวัตถุขนาดเล็กที่ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงเท่านั้นสามารถรักษาตำแหน่งที่เสถียรเมื่อเทียบกับวัตถุขนาดใหญ่ทั้งสองได้ จุดลากรางจ์สามจุดแรก (L , L , L ) อยู่ตามแนวเส้นที่เชื่อมต่อวัตถุขนาดใหญ่ทั้งสอง ในขณะที่จุดสองจุดสุดท้าย (L และ L ) แต่ละจุดจะสร้างรูปสามเหลี่ยมด้านเท่ากับวัตถุขนาดใหญ่ทั้งสอง จุด L และ L แม้ว่าจะสอดคล้องกับค่าสูงสุดของศักยภาพที่มีประสิทธิภาพในกรอบพิกัดที่หมุนไปพร้อมกับวัตถุขนาดใหญ่ทั้งสอง แต่ก็มีความเสถียรเนื่องจากผลของโคริโอลิส[ 72 ]ความเสถียรนี้สามารถส่งผลให้เกิดวงโคจรรอบ L หรือ L เท่านั้น ซึ่งเรียกว่าวงโคจรแบบลูกอ๊อดซึ่งสามารถพบโทรจัน ได้ นอกจากนี้ยังสามารถส่งผลให้เกิดวงโคจรที่ล้อมรอบ L , L และ L ซึ่งเรียกว่า วงโคจร แบบเกือกม้า

ดูเพิ่มเติม

ฟิสิกส์และอุตุนิยมวิทยา

  • Riccioli, GB, 1651: Almagestum Novum , โบโลญญา, หน้า 425–427 ( หนังสือต้นฉบับ [เป็นภาษาละติน], ภาพสแกนของหน้าทั้งหมด)
  • Coriolis, GG, 1832: "Mémoire sur le principe desforces vives dans les mouvements relatifs des machines" วารสาร de l'école Polytechniqueเล่มที่ 13 หน้า 268–302. ( บทความต้นฉบับ [เป็นภาษาฝรั่งเศส] ไฟล์ PDF, 1.6 MB, รูปภาพที่สแกนของทั้งหน้า)
  • Coriolis, GG, 1835: "Mémoire sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps" Journal de l'école Polytechniqueเล่มที่ 15 หน้า 142–154 ( บทความต้นฉบับ [เป็นภาษาฝรั่งเศส] ไฟล์ PDF, 400 KB, รูปภาพที่สแกนของทั้งหน้า)
  • Gill, AE พลศาสตร์บรรยากาศ-มหาสมุทรสำนักพิมพ์ Academic Press, 1982
  • โรเบิร์ต เออร์ลิช (1990). การพลิกโลกจากภายในสู่ภายนอกและการสาธิตฟิสิกส์ง่ายๆ อีก 174 อย่าง . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน. หน้าการกลิ้งลูกบอลบนแท่นหมุน ; หน้า 80 เป็นต้นไป . ISBN  978-0-691-02395-3.
  • Durran, DR , 1993: แรงโคริโอลิสเป็นสาเหตุของการแกว่งตัวแบบเฉื่อยจริงหรือ? , Bull. Amer. Meteor. Soc., 74, pp.  2179–2184; Corrigenda. Bulletin of the American Meteorological Society, 75, p.  261
  • Durran, DR และ SK Domonkos, 1996: อุปกรณ์สำหรับสาธิตการแกว่งแบบเฉื่อย , Bulletin of the American Meteorological Society, 77, หน้า 557–559
  • Marion, Jerry B. 1970, พลศาสตร์คลาสสิกของอนุภาคและระบบ , สำนักพิมพ์ Academic Press.
  • เพอร์สสัน, เอ., 1998เราจะเข้าใจแรงโคริโอลิสได้อย่างไร?วารสารของสมาคมอุตุนิยมวิทยาอเมริกัน ฉบับที่ 79 หน้า 1373–1385
  • ไซมอน, คีธ. 1971, กลศาสตร์ , แอดดิสัน-เวสลีย์
  • อากิระ คาเงยามะ และ มาโมรุ ฮิโยโดะ: การหาค่าแรงโคริโอลิสโดยใช้ทฤษฎีบทออยเลอร์
  • เจมส์ เอฟ. ไพรซ์: บทเรียนเกี่ยวกับปรากฏการณ์โคริโอลิสสถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล (2003)
  • McDonald, James E. (พฤษภาคม 1952). "ปรากฏการณ์โคริโอลิส" (PDF) . Scientific American . 186 (5): 72– 78. Bibcode : 1952SciAm.186e..72M . doi : 10.1038/scientificamerican0552-72 . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 21 มีนาคม 2016 . สืบค้น เมื่อ 4 มกราคม 2016 . ทุกสิ่งที่เคลื่อนที่บนพื้นผิวโลก – น้ำ อากาศ สัตว์ เครื่องจักร และวัตถุที่ถูกยิง – จะเคลื่อนที่ไปทางขวาในซีกโลกเหนือ และไปทางซ้ายในซีกโลกใต้เนื้อหาพื้นฐาน ไม่เน้นคณิตศาสตร์ แต่เขียนได้ดี

ประวัติศาสตร์

  • Grattan-Guinness, I., บรรณาธิการ, 1994: สารานุกรมประกอบประวัติศาสตร์และปรัชญาของวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์เล่มที่ 1 และ 2 สำนักพิมพ์ Routledge, 1840 หน้า1997: ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์ของ Fontanaสำนักพิมพ์ Fontana, 817 หน้า 710 หน้า
  • Khrgian, A., 1970: อุตุนิยมวิทยา: การสำรวจทางประวัติศาสตร์เล่ม 1. สำนักพิมพ์ Keter, 387 หน้า
  • Kuhn, TS, 1977: การอนุรักษ์พลังงานเป็นตัวอย่างของการค้นพบพร้อมกันความตึงเครียดที่สำคัญ การศึกษาที่คัดสรรแล้วเกี่ยวกับประเพณีทางวิทยาศาสตร์และการเปลี่ยนแปลงสำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยชิคาโก หน้า 66–104
  • Kutzbach, G., 1979: ทฤษฎีความร้อนของพายุไซโคลน ประวัติความคิดทางอุตุนิยมวิทยาในศตวรรษที่สิบเก้า สมาคมอุตุนิยมวิทยาอเมริกัน, 254 หน้า
  • คำจำกัดความของปรากฏการณ์โคริโอลิสจากอภิธานศัพท์อุตุนิยมวิทยา
  • ปรากฏการณ์โคริโอลิส — ความขัดแย้งระหว่างสามัญสำนึกและคณิตศาสตร์ (ไฟล์ PDF 20 หน้า) บทความนี้เป็นการอภิปรายทั่วไปโดย แอนเดอร์ส เพอร์สสัน เกี่ยวกับแง่มุมต่างๆ ของปรากฏการณ์โคริโอลิส รวมถึงลูกตุ้มของฟูโกและเสาเทย์เลอร์
  • ผลกระทบของโคริโอลิสในทางอุตุนิยมวิทยา - ไฟล์ PDF 5 หน้า คำอธิบายโดยละเอียดโดยมัตส์ โรเซนเกรน เกี่ยวกับวิธีที่แรงโน้มถ่วงและการหมุนของโลกส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของชั้นบรรยากาศเหนือพื้นผิวโลก 2 ภาพประกอบ
  • 10 วิดีโอและเกมเกี่ยวกับปรากฏการณ์โคริโอลิส - จากหน้าสภาพอากาศของ About.com
  • แรงโคริโอลิส – จากScienceWorld
  • ปรากฏการณ์โคริโอลิสและการระบายน้ำบทความจากเว็บไซต์ NEWTON ซึ่งดูแลโดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอน
  • แคตตาล็อกวิดีโอของ Coriolis
  • ปรากฏการณ์โคริโอลิส: ภาพเคลื่อนไหวแบบกราฟิกภาพเคลื่อนไหวแสดงโลกพร้อมคำอธิบายอย่างละเอียด
  • ภาพยนตร์เพื่อการศึกษา SPINLab บทนำเกี่ยวกับพลศาสตร์ของไหลอธิบายปรากฏการณ์โคริโอลิสโดยใช้การทดลองในห้องปฏิบัติการเป็นตัวอย่าง
  • อ่างอาบน้ำในซีกโลกเหนือระบายน้ำทวนเข็มนาฬิกาหรือไม่? (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 2551 ในWayback Machineโดย Cecil Adams)
  • ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับปรากฏการณ์โคริโอลิสบทความที่เปิดเผยข้อมูลที่ผิดพลาดเกี่ยวกับปรากฏการณ์โคริโอลิส โดย อลิสแตร์ บี. เฟรเซอร์ ศาสตราจารย์กิตติคุณด้านอุตุนิยมวิทยามหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียสเตท
  • ปรากฏการณ์โคริโอลิส: คำอธิบายที่ (ค่อนข้าง) ง่ายสำหรับบุคคลทั่วไป
  • ชมภาพเคลื่อนไหวแสดงปรากฏการณ์โคริโอลิสบนพื้นผิวโลก
  • คลิปแอนิเมชั่นแสดงภาพฉากต่างๆ ที่มองจากทั้งกรอบอ้างอิงเฉื่อยและกรอบอ้างอิงหมุน เพื่อแสดงภาพแรงโคริโอลิสและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง
  • Vincent Mallette กองทัพ Coriolis @ INWIT
  • หมายเหตุจาก NASA
  • น้ำพุโคริโอลิสแบบอินเทอร์แอ็กทีฟช่วยให้คุณควบคุมความเร็วในการหมุน ความเร็วของหยดน้ำ และกรอบอ้างอิง เพื่อสำรวจปรากฏการณ์โคริโอลิส
  • ระบบพิกัดหมุน (Rotating Co-ordinating Systems) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 16 เมษายน 2021 ที่Wayback Machineการแปลงจากระบบเฉื่อย (inertial systems)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Coriolis_force&oldid=1361598320#Inertial_circles "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แรงโคริโอลิส

ในทางฟิสิกส์แรงโคริโอลิสเป็นแรงเสมือนที่กระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ภายในกรอบอ้างอิงที่หมุนรอบกรอบอ้างอิง เฉื่อย ในกรอบอ้างอิงที่หมุนตาม เข็ม นาฬิกา...

ประวัติศาสตร์

นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี Giovanni Battista Riccioli และผู้ช่วยของเขา Francesco Maria Grimaldi ได้อธิบายผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับปืนใหญ่ใน Almagestum Novum ปี 1651 โดยเขียนว่าการหมุนของโลกควรทำให้ลูกปืนใหญ่ที่ยิงไปทางทิศเหนือเบี่ยงเบนไปทางทิศตะวันออก [ 3 ] ในปี...

สูตร

ใน กลศาสตร์นิวตัน สมการการเคลื่อนที่ของวัตถุใน กรอบอ้างอิงเฉื่อย คือ: เอฟ = ม เอ {\displaystyle \mathbf {F} =m\mathbf {a} } ที่ไหน เอฟ {\displaystyle \mathbf {F} } คือผลรวมเวกเตอร์ของแรงทางกายภาพที่กระทำต่อวัตถุ ม {\displaystyle m} คือมวลของวัตถุ และ เอ...

ทิศทางของแรงโคริโอลิสในกรณีง่ายๆ

เนื่องจากแรงโคริโอลิสเป็นสัดส่วนกับ ผลคูณเวกเตอร์ ของเวกเตอร์สองตัว ดังนั้นแรงโคริโอลิสจึงตั้งฉากกับเวกเตอร์ทั้งสอง ในกรณีนี้คือเวกเตอร์ความเร็วของวัตถุและเวกเตอร์การหมุนของกรอบอ้างอิง ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า: