.
Son yıllarda, tahliye sırasında suyun sözde “Coriolis etkisinin” bir sonucu olarak lavabolarımızda döndüğü fikri yayıldı. Muhtemelen içeriklerine ekstra bir çekicilik vermek amacıyla, buna katkıda bulunan sayısız popüler kültür alanı vardır. Örneğin 6. sezon 16. bölüm Simpsonbaşlıklı Bart vs. Avustralyailk olarak 19 Şubat 1995’te yayınlandı ve video oyunu Görev modern savaş çağrısı2019’da yayınlandı.
Bu alıştırma ile, evsel ortamlardaki sıvıların deneyimlediği dönme hareketlerinin gerçekte ne ölçüde Coriolis kuvveti tarafından veya aynı şekilde Dünya’nın kendi etrafında dönmesi gerçeği tarafından motive edildiğini keşfetmeyi amaçlıyoruz.
boyutsuz sayılar
Jeofizik akışkanların dinamikleri Navier-Stokes denklemlerinde toplanır. Onlar için analitik bir çözüme sahip olmadığımız noktaya kadar, oldukça doğrusal değiller. Bu sorunun önemi öyledir ki, çözümü bir milyon dolarla ödüllendirilen sözde “binyıl sorunları”ndan birini oluşturmaktadır.
Analitik bir çözüme sahip olmamak, meteorologların ve fiziki oşinografların günlük çalışmaları sırasında yararlı kısmi çözümlere ulaşmak için metodolojiler geliştirmelerini engellemedi. Bunlardan biri, Navier-Stokes denklemlerinin hangi terimlerinin diğerlerine göre önemli olduğunu görmek için hareket ölçeklerini kullanır. Bunu yapmak için, terimlerin birbirleriyle karşılaştırılmasını kolaylaştıran bir dizi boyutsuz sayı tanımlanır.
Muhtemelen bu bağlamdaki en alakalı boyutsuz sayı, adını 20. yüzyılın başlarındaki meteorolog Carl-Gustav Rossby’den alan Rossby sayısıdır (R₀). Rossby sayısı, akışkan dinamiklerini Dünya’nın dönme hızıyla karşılaştırır.
Böylece, R₀ şu formu alır:
R₀ = U/ΩxL
U sıvının hızı, Ω Dünyanın dönme hızı ve L sıvının hareketinin meydana geldiği alanın uzunluğu olmak üzere.
Bu basit ifade, karakteristik ölçeklerini tanıtan bir kasırga gibi Coriolis kuvvetinin önemli olduğunu bildiğimiz olaylar için Rossby sayısı değerlerinin elde edilmesini sağlar.
Ortalama bir kasırga için yaklaşık 500 km çapa ve yaklaşık 150 km/sa hıza sahibiz, bu da R₀ için aşağıdaki değeri verir:
R₀ = 150 km⁄h / (7,29 x 10⁻⁵ s⁻¹ x 500 km) = (15 0000 ⁄ 3 600 m⁄s) / (7,29 x 10⁻⁵ s⁻¹ x 50 0000 m) = 1 ,14
Dünyanın dönüş hızının 7.29×10⁻⁵ s⁻¹ olduğu dikkate alınmıştır.
Buraya kadar geldiyseniz, sayılar ve denklemler için endişelenmeyin. Daha da önemlisi, ortalama bir kasırga için Rossby sayısı 1 mertebesindedir ve bu, sıvı dinamiğinin ve Dünya’nın dönüş hızının benzer öneme sahip olduğunu gösterir.
Ve banyomda ne oluyor?
Aynı fikirle, banyomuzun karakteristik ölçekleri ile Rossby sayısı hesaplanarak alıştırma yükseltilebilir. Bu nedenle, öncekiyle aynı ölçekleri kullanarak, artık drenajdaki sıvının hızı için karakteristik ölçeğin yaklaşık 10 cm uzunluğunda bir alanda yaklaşık 10 cm/s olduğu dahil, R₀ şu değeri alır:
R₀ = (10 cm⁄s) / (7,29 x 10⁻⁵ x 10 cm) = 13.717
Yine, denklem hakkında endişelenmeyin: önemli olan, bunun 1’in çok üzerinde bir miktar olmasıdır. Bu, paydanın paya kıyasla çok küçük olduğunu gösterir, bu nedenle banyoya etki eden sıvının dinamiği yaklaşık 13.717’dir. Coriolis kuvvetinden (yaklaşık 10 cm uzunluğundaki bir kanalda 10 cm/s hızla akan bir sıvı) kat daha güçlüdür.
Başka bir deyişle, banyomuzda gördüğümüz olaylarda Coriolis kuvveti ihmal edilebilir düzeydedir.
Aslında, aynı ifadeyle, sıvının hızı neredeyse algılanamaz bir hız olan 0,001 cm/s’nin altına düştüğünde Coriolis kuvvetinin lavabomuzda önemli hale geldiği tahmin edilebilir.
Peki Uganda’da ne gördüm?
Karasal ekvatora yakın ülkelerde, biri ekvatorun kuzeyine (kuzey yarımküre), diğeri güneye (güney yarımküre) ve diğeri ekvatorun kendisine olmak üzere üç kap su yerleştirilmesinden oluşan bir turistik ürün satılmaktadır.
Turistlere, bir kez boşalmaya başladıklarında, kuzeydekinin bir yönde, güneydekinin ters yönde döndüğü ve dünyanın ekvatorundakinin dönmediği gösteriliyor, bu da bunun Coriolis etkisi olduğunu gösteriyor. (ekvatorda etkisi sıfırdır).
Bu cazibe Ekvador ve Uganda gibi ülkelerde sunulmaktadır. Kuzey yarımkürede kaydedilen videolara bakarsak, suyun dönüşünün Uganda’da saat yönünde, Ekvador’da ise saat yönünün tersine olduğunu görüyoruz.
Kabın içindeki dönüş Coriolis’e bağlı olsaydı, sonuç her iki ülkede de aynı olurdu.
Açıkçası, turistlerin gördüklerinin kanıtını inkar edemeyiz, ancak fenomenin Coriolis kuvvetinden kaynaklandığını inkar edebiliriz.
Sihir numaraları her zaman olmuştur.
.
