لعلك لاحظت وأنت مسافر على متن الطائرة أن الطائرة لا تطير في مسار مستقيم بل منحني وتسائلت لماذا لا تطير الطائرات في مسار مستقيم ؟ ولعلك تسائلت أيضاً عند رمي الكرة بشكل مستقيم فإنها تتحرك بشكل منحني بدلا من خط مستقيم ؟ فما هي هذه الظاهرة ؟ إنها تأثير كوريولوس الذي يجعل الأشياء التي تسافر لمسافات طويلة تبدو وكأنها تتحرك في منحنى بدلا من خط مستقيم.
ما هو تأثير كوريولوس ؟
هو ظاهرة فريدة توثر على أنماط القياس والتيارات البحرية وعلى السفر الجوي (الطيران) ، حيث يجعل الطائرات التي تسافر لمسافات طويلة وكأنها تتحرك في منحنى بدلا من خط مستقيم ، و يعزى ذلك إلى أن أجزاء مختلفة من الأرض تتحرك بسرعات مختلفة .
كيف يحدث تأثير كوريولوس ؟
يميل الهواء إلى الدوران عكس اتجاه عقارب الساعة حول أنظمة الضغط المنخفض واسعة النطاق وفي اتجاه عقارب الساعة حول أنظمة الضغط العالي واسعة النطاق في نصف الكرة الشمالي وانعكاس التدفق في النصف الجنوبي .
قوة كوريولوس إحدى قوى القصور الذاتي :
وصف المهندس وعالم الرياضيات الفرنسي غوستاف كوريولوس في القرن التاسع عشر وبالتحديد عام 1835م هذه القوة بأنها قوة بالقصور الذاتي وبيّن أنه إذا كان من الممكن استخدام قوانين نيوتن العادة لحركة الأجسام بالتناوب في الإطار المرجعي ، أي أنه يجب تضمين هذه القوة بالقصور الذاتي التي تؤثر على يمين حركة الجسم للدوران عكس عقارب الساعة للإطار المرجعي أو لليسار في حالة الدوران مع عقارب الساعة .
إذن قوة تأثير كوريولوس هي انحراف واضح لمسار جسم يتحرك داخل نظام إحداثيات دوار ، حيث أن الجسم لا ينحرف عن مساره في الحقيقة ولكن نظام الإحداثيات يبيّن عكس ذلك .
يكون تأثير كوريولوس أكثر وضوحاً في مسار الجسم المتحرك طولياً على الأرض ؛ لذا فإن الجسم الذي يتحرك على طول المسار الشمالي أو الجنوبي (الخط الطولي) سيخضع لانحراف واضح نحو اليمين في نصف الكرة الشمالي كما سيخضع لانحراف نحو اليسار في النصف الجنوبي ، يوجد هنالك سببان لحدوث هذه الظاهرة : الأول هو أن الأرض تدور باتجاه الشرق ، وثاني هذه الأسباب هي أن السرعة العرضية لنقطة ما على الأرض هي دالة لخط العرض ، حيث تكون السرعة تساوي صفراً عند الأقطاب وأقصى ما يمكن عند خط الاستواء .
فمثلاً عند إطلاق قذيفة مدفع من نقطة على خط الاستواء باتجاه الشمال فإن هذه المقذوفة ستهبط إلى الشرق من مسارها الشمالي المقرر ، ويعزى ذلك إلى أن الجسم المقذوف كان يتحرك باتجاه الشرق عند خط الاستواء من هدفه في أقصى الشمال ، وفي هذه الحالة تكون المنطقة المستهدفة قد تحركت نحو الشرق قبل أن تصل إليها القذيفة بسبب سرعتها الأكبر باتجاه الشرق ، مما يحدث إزاحة مماثلة تماماً إذا تم إطلاق المقذوف في أي اتجاه .
يرتبط انحراف كوريولوس في ثلاثة عوامل تتمثل بحركة الجسم وحركة الأرض وخط العرض ، ويعطى هذا التأثير على حركة الجسم بالمقدار الآتي : 2νω sin ϕ .
والآن بعد أن تعرفت على تأثير كوريولوس وكيف ينشأ لا بد أنك تسائلت عن أهمية هذا التأثير .
أهمية تأثير كوريولوس :
تظهر أهمية هذا التأثير في الفيزياء الفلكية والديناميكات النجمية ، حيث يكون عامل مهم في التحكم في اتجاهات دوران البقع الشمسية .
كما تظهر هذه القوة بشكل بارز في دراسات ديناميكا الغلاف الجوي ، حيث تؤثر الرياح السائدة ودوران العواصف في الغلاف المائي ، مما يؤثر على دوران التيارات المحيطية .
وتعد هذه القوة مهمة أيضاً في مجال الغلاف الجوي والجيولوجيا الطبيعية ، وعلم المحيطات .
فوائد تأثير كوريولوس :
- يساعد تأثير كوريولوس في تحديد أنماط الرايح المنتظمة في جميع أنحاء العالم .
- مهم جدا فيما يتعلق بحركة الأرض والكواكب حيث يشكل عامل مؤثر في التحكم في اتجاهات دوران البقع الشمسية
- يبيّن حركات الرياح والعواصف
- يشرح حركات التيارات المحيطية
- يفسر حركة الطائرات والمقذوفات بل وحتى المركبات الفضائية
تطبيقات على تأثير كوريولوس :
1- تطور أنماط الطقس
2- الأعاصير
3- الرياح التجارية
4- حركة المقذوفات