ظاهرة كوريوليس

يعتبر دراسة

ظاهرة

كوريوليس

في الفيزياء والأرصاد الجوية تعتبر دراسة تأثيرها أمر مهم جِدًّا من أجل فهم أفضل للقوى التي تتدخل في حركة دوران الأرض والتأثير الذي تنتج عنه اعتمادًا على موقع كوكبها .

تأثير كوريوليس هو قوة تولدها حركة دوران الأرض في الفضاء ، وإنه يحول مسار الأجسام المتحركة على سطح الأرض إما إلى جهة اليمين إذا كانت في نصف الكرة الشمالي ، أو إلى جهة اليسار إذا كانت في نصف الكرة الجنوبي ، ومن المعروف باسم قوة كوريوليس ، وتتكون قوة كوريوليس من مكونين الأول هو مماسي والآخر هو شعاعي وهما مرتبطان بحركة الجسم ورمز قوة كوريوليس هو Fc . [1]

القوة الكارولية

القوة الكارولية

وهناك أمثلة على قوة كوريوليس كثرة عليها فتأثير كوريوليس ، هو القوة التي تؤثر على الكتل الهوائية والمياه في نظامنا البيئي ، وأيضا الأشياء التي يتم إلقاؤها في مسار بواسطة الماء أو الهواء .
ويفسر هذا التأثير أيضًا تكوين وإزاحة الأعاصير والأعاصير في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي ، مما يساعد على منع العواقب التي قد تسببها هذه الظواهر على الطبيعة .
فتأثير كوريوليس أو قوة كوريوليس هي ظاهرة طبيعية تحدث بسبب دوران الكوكب ، حيث تنحرف الأجسام التي يتم رميها ، أو إسقاطها في اتجاه مستقيم مسارها إلى اليسار ، أو اليمين بالاعتماد على نصف الكرة الأرضية الذي توجد فيه، وهذا يفسر سبب تحرك الكتل الهوائية في اتجاه واحد ويؤدي إلى حدوث عواصف تدور في اتجاه واحد في نصف الكرة الشمالي ، وإلى نصف الكرة الجنوبي . [1]

العالم الذي اكتشف قوة كوريوليس

العالم الذي اكتشف قوة كوريوليس كان غاسبارد غوستاف ، هو المهندس وعالم الرياضيات الذي اكتشف تأثير كوريوليس ، وهو من أصل فرنسي، ولقد ولد غاسبار غوستاف في باريس عام
فقد كان هذا العالم أستاذا للتحليل الهندسي والميكانيكا العامة في المدرسة المركزية للفنون والتصنيع ، ولقد طور خلال حياته العديد من الأبحاث المتعلقة بالمعادلات التفاضلية للحركة الدورانية ، والقوة الميكانيكية والطاقة الحركية ، ونشر العديد من مقالاته في قاموس الصناعة .
توفي غاسبار-غوستاف دي كوريوليس في باريس في 19 سبتمبر 1843. [1]

تاريخ تأثير كوريوليس

تاريخ تأثير كوريوليس ظهر لأول مرة في عام 1835 من قبل عالم الرياضيات ، والمهندس الفرنسي غاسبارد جوستاف دي كوريوليس في مقالته عن معادلات الحركة النسبية لأنظمة الجسم .
ولقد تم تقديم تأثير كوريوليس في المقالة كقوة طرد مركزي لجسم متحرك بالنسبة إلى نظام مرجعي دوار ، ويعتمد بحثه على تحليل الطاقة الكامنة والحركية في الأنظمة الدوارة .
ولقد أدخل المصطلح في أدبيات الأرصاد الجوية وعلوم المحيطات في نهاية القرن التاسع عشر وفي بداية القرن العشرين التالي ، وعرف هذا التأثير باسم قوة كوريوليس ، ولها أمثلة على قوة كوريوليس . [1]

استخدامات قوة كوريوليس

استخدامات قوة كوريوليس موجود في البيئة باستمرار ولهذا فإن معرفة هذه القوة تساعدنا على فهم بعض الظواهر الطبيعية .
في المحيط يعمل تأثير كوريوليس على جعل التيارات ليست موازية للرياح ولكن بزاوية معها .
عند تحريك الجبال الجليدية يوجه تأثير كوريوليس مسارها إلى اليمين أو اليسار اعتمادًا على نصف الكرة الأرضية الذي توجد فيه .
يؤثر تأثير كوريوليس في الغلاف الجوي على تكوين السحب والرياح ، مما يؤدي إلى حدوث عواصف .
تعمل قوة كوريوليس على مقياس التدفق الكتلي وهو جهاز يقيس تدفق كتلة السائل الذي يخلق قوة في الأنبوب عَمُودِيًّا على كلا الاتجاهين ، وهذا يسمح بقياس اهتزاز واتجاه التيار . [1]

أمثلة على قوة كوريوليس

الأمثلة على قوة كوريوليس متعددة، وسوف نذكر مثالين هما يلي:

الأول يتعلق بالمقذوفات والثاني باتجاه المياه في نصفي الكرة الأرضية وبالتحديد في الإكوادور .

ففي مجال المقذوفات تتأثر المقذوفات أيضًا بتأثير كوريوليس اعتمادًا على المسافة التي يجب أن تقطعها القذيفة إلى هدفها ، فإذا كانت المسافات التي يجب أن تغطيها رصاصة قصيرة ، فإن الرصاصة ستخرج في خط مستقيم ولن يكون انحرافها كبيرًا بالنسبة للقذيفة التي أطلقها قناص على بعد كيلومتر واحد ؛ أو أكثر وإذا كنا نشير إلى صاروخ أطلق ليغطي عدة كيلومترات قبل أن يصل إلى هدفه ، وإذا تم إطلاق هذا الصاروخ من نصف الكرة الشمالي وسيكون ميله إلى اليمين ، وإذا كان في نصف الكرة الجنوبي إلى اليسار .

وفي مجال الطيران، الطائرة التي تغادر إلى وجهتها في خط مستقيم ستتأثر بقوة كوريوليس، أي يجب أن يقوم القائد بتعديل مسارها بشكل دوري اعتمادًا على الاتجاه الذي تقدمه هذه القوة .
أما أنماط الطقس مثل الأعاصير والرياح التجارية فهي تتأثر بقوة كوريوليس. [2]

تأثير كوريوليس على الكواكب الأخرى غير الأرض

تأثير كوريوليس على الكواكب الأخرى غير الأرض هو أن الأرض تدور ببطء إلى حد ما ويعني هذا أن الدوران البطيء للأرض أن قوة تأثير كوريوليس ليس كبيرة بما يكفي لرؤيته بسرعات بطيئة على مسافات قصيرة كتصريف المياه في حوض الاستحمام.

أما كوكب المشتري لديه أسرع دوران في النظام الشمسي ، وبهذا فإن تأثير كوريوليس فِعْلِيًّا يؤثر في المشتري . [2]

تأثير كوريوليس في أحواض المنزل

تأثير كوريوليس في أحواض المنزل فتعتمد حركة السوائل في هذه الأحواض على تصميم الشركة المصنعة للمرحاض أو بركة السباحة .
ويمكن أيضا مراقبة تأثير كوريوليس دون الوصول إلى صور الأقمار الصناعية للأعاصير ، فيمكن ملاحظة تأثير كوريوليس إذا جلس الشخص مع بعض الأصدقاء على دوامة دوارة ورمي الكرة ذهابًا وإيابًا .
فعندما لا تدور الدوامة فإن دحرجة الكرة للأمام والخلف أمر بسيط ومباشر ، بينما تدور الدوامة فإن الكرة لن تجعل الصديق الذي يجلس أمام صديقه دون قوة كبيرة ، وعندما تتدحرج الكرة بجهد منتظم سيبدو أن الكرة تنحرف ، أو تنحرف إلى اليمين .
وفي الواقع فإن الكرة تتحرك في خط مستقيم ومن المؤكد أن الصديق سيتمكن صديق يقف على الأرض بالقرب من الدوامة ، من إخبار أصدقائه في لعبة الدوامة أن الكرة تتحرك خارج مسار الكرة أثناء وجودها في الهواء . [2]

تأثير كوريوليس على الرياح

تأثير كوريوليس على الرياح هو أن العواصف في الشمال تتأرجح عكس اتجاه عقارب الساعة ، والعواصف في الجنوب تتأرجح مع عقارب الساعة أما الرياح تميل إلى اليسار .
فقوة كوريوليس هي الأقوى بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي وغائبة عند خط الاستواء ، فالأعاصير تحتاج إلى قوة كوريوليس لكي تنتشر ، ولهذا لا تحدث الأعاصير أبدًا في المناطق الاستوائية ولا تعبر خط الاستواء نفسه أبدًا.
فقوة كوريوليس هي القوة الغير مرئية التي يبدو أنها تصرف الريح ، وتنطبق قوة كوريوليس على الحركة على الأجسام الدوارة ويتم تحديده من خلال كتلة الجسم ومعدل دورانه .
قوة كوريوليس عمودية على محور الجسم، حيث تدور الأرض حول محورها من الغرب إلى الشرق ، لهذا فإن قوة كوريوليس تعمل في اتجاه الشمال والجنوب ، فقوة كوريوليس صفر عند خط الاستواء .
وعلى الرغم من أن قوة كوريوليس مفيدة في المعادلات الرياضية إلا أنه لا توجد في الواقع أي قوة فيزيائية ، بدلاً من ذلك تتحرك الأرض بسرعة مختلفة عن سرعة جسم في الهواء . [2]