Мы также можем ввести понятие «ускорение Кориолиса» a→;c, связанное с силой Кориолиса F→;ik, как F→;ik = –ma→;k.
Подведем итог:
• Ускорение переноса зависит от скорости вращения системы отсчета (в данном случае карусели) по отношению к инерциальной системе отсчета (в данном случае земной поверхности). Она также зависит от изменения скорости вращения и от расстояния объекта до оси вращения (если мяч в центре карусели, он не испытывает никакого ускорения).
• Ускорение Кориолиса также зависит от скорости вращения системы отсчета, но еще и от скорости объекта по отношению к этой вращающейся системе отсчета.
Весьма наглядный пример
Рассмотрим последнюю схему, которая лишь подтвердит положение вещей. Предположим, что ребенок на карусели покатит мяч в сторону противоположную вращению карусели с той же скоростью, с какой вращается карусель. Какова будет траектория мяча?
С точки зрения человека рядом с каруселью важно заметить, что мяч останется неподвижен. И действительно, если в точке мяча карусель вращается со скоростью 10 км/ч, а мяч катится с той же скоростью в противоположном направлении, это значит, что по отношению к земной поверхности он не движется. Это значит, что карусель вращается под мячом, который стоит на месте: когда карусель сделает полный оборот, мяч окажется в первоначальной точке (➙ рис. 5.7). По отношению к карусели мяч опишет ровный круг, который вернет его в исходное место. Ребенок сможет снова взять мяч, который толкнул!
А как это выглядит с точки зрения разных сил? На рис. 5.7 мы видим, что мяч отклонился вправо, чтобы описать круг: это действие силы Кориолиса. Однако сила переноса должна была бы толкнуть его к краю, то есть влево. На самом деле так и происходит, и это значит, что в данном примере сила Кориолиса преобладает над переносной силой.
Чтобы завершить эту часть, уточним, что, если предмет не является псевдоизолированным, достаточно просто добавить силы материальной окружающей среды, а также силы инерции, чтобы определить его движение в неинерциальной системе отсчета.
Рис. 5.7 – Мяч, брошенный в сторону противоположную вращению карусели, с точки зрения разных наблюдателей
(а) – точка зрения взрослого рядом с каруселью: мяч неподвижен, карусель вращается под ним, пока не сделает полный оборот.
(b) – точка зрения ребенка на карусели: карусель кажется неподвижной, а мяч описывает ровный круг, прежде чем вернуться на то же место.
2. Действие этих сил на Земле
Мы видели, что земная поверхность не является инерциальной системой отсчета, когда рассматриваются крупномасштабные явления. Причина в том, что Земля вращается вокруг своей оси: это гигантская карусель, которая вращается по отношению к геоцентрической системе отсчета (которая является инерциальной)! Выводы,