Koriolis qüvvəsi nədir?
Dünyanın fiziki xəritəsinə baxanda okeanlarda qütblərə yönələn cərəyanların şərqə, ekvatora istiqamətlənən cərəyanların isə qərbə meyl etdiyini müşahidə edirik. Buna səbəb nədir?
Buna səbəb Koriolis qüvvəsidir. Bu qüvvə haqqında anlayışı elmə ilk dəfə fransız riyaziyyatçısı Qüstav de Koriolis gətirib.
Sözügedən qüvvənin okean axınlarının istiqamətlərinin dəyişməsinə və hava kütlələrinin hərəkətinə böyük təsiri var. Məsələn, Afrika sahilləri boyunca tropiklərdən ekvatora doğru əsən Passat küləkləri Şimali Passat axınlarını yaradır. Afrika sahillərindən Amerikaya istiqamətlənən cərəyan, Meksika körfəzindən çıxışda Holfstrim cərəyanına başlanğıc verir. Amerika sahilləri ilə şimala axan Holfstrim Nyufaundlend adası yaxınlığında istiqamətini dəyişərək Avropaya istiqamətlənir. Göründüyü kimi, bu cərəyanların hər biri Koriolis qüvvəsinin təsiri altında hərəkət istiqamətində sağa meyllənir. Deməli ekvatora doğru əsən Passat küləklərinin təsiri altında yaranan Passat axınları qərbə, Şimal qütbünə istiqamətlənən Holfstrim cərəyanı isə şərqə meyl edir.
Bəs bu qüvvə nədir? Necə yaranır?
Biz müəyyən bucaq sürətilə fırlanan hesablama sistemində yerləşən cismə təsiri nəzərdən keçirərkən cismin fırlanan sistemə görə sükunətdə olduğunu qəbul etmişik. Burada müəyyən bucaq sistemi ilə fırlanan hesabat sistemi Yer kürəsidir. Yer səthində olan bütün obyektlər və onun ətrafında atmosfer qatı onunla birlikdə fırlanır və onlar fırlanan sistemə - yəni Yer kürəsinə nəzərən sükunətdədilər. Koriolis effekti isə fırlanan hesablama sistemində hərəkət edən cisimlərə təsir edən xüsusi qüvvədir. Bu hərəkət edən cisimlərə - tsiklon və antisiklonlarda hava burulğanlarını, okeanlarda cərəyanları, atmosferdə küləkləri, yerdə axan çayları, yol gedən avtomobilləri, dəmir yol qatarlarını, təyyarələri və gəmiləri, hətta güllə və top mərmilərini də misal gətirə bilərik. Yəni yer kürəsində hərəkətdə olan hər bir cismə Koriolis qüvvəsi təsir edir və onun hərəkətini şimal yarımkürəsində sağa, cənub yarımkürəsində isə sola meyl etdirir. Bu qüvvə təbiətdə yalnız hərəkətdə olan cisimlərə təsir edir. Hərəkət edən cismin sürəti nə qədər çox olarsa ona təsir edən Koriolis qüvvəsi bir o qədər çox olar. Bu qüvvə cismə təsir edərək yalnız onun hərəkət istiqamətini dəyişir.
Tsiklonda hava burulğanı necə yaranır?
|
Şəkil 2. Şimal yarımkürəsində tsiklon |
Tsiklonun mərkəzində alçaq təzyiq sahəsidir. Bildiyimiz kimi, hava yüksək təzyiq sahəsindən alçaq təzyiq sahəsinə doğru yönəlir. Hava axını hərəkətə başlayan kimi ona Koriolis qüvvəsi təsir edir və şimal yarımkürəsində hərəkət edən hava axınını sağa meyl etdirir (şək.2). Nəticədə biz tufanın gözünə doğru saat əqrəbinin əksi istiqamətində hərəkət edən hava burulğanını müşahidə edirik. Cənub yarımkürəsində isə hava axınları mərkəzə doğru hərəkət etdikdə Koriolis qüvvəsi onları hərəkət istiqamətindən sola meyl etdirir və biz tufanın gözünə doğru saat əqrəbi istiqamətində hərəkət edən hava burulğanını görürük (şək.3).
|
Şəkil 3. Cənub yarımkürəsində tsiklon |
Bəs Koriolis qüvvəsinin yaradan səbəb nədir?
|
Şəkil 4. Yerin xəyali oxu ətrafında hərəkəti |
Bildiyimiz kimi, planetimiz daim hərəkətdədir. O, sabit sürətlə Günəş və öz oxu ətrafında dövrə vurur. Yer oxu şimal qütbündən cənub qütbünə doğru uzanaraq yerin mərkəzindən keçən xəyali xətdir. Yer öz oxu ətrafında bir tam dövrü 24 saata (23 saat 56 dəqiqə 4 saniyəyə) tamamlayır və kifayət qədər yüksək sürətlə qərbdən şərqə doğru fırlanır (şək.4). Qütblər isə fırlanma zamanı hərəkətsiz qalırlar. Yerin öz oxu ətrafında fırlanması Koriolis qüvvəsini yaradır.
Ekvator çevrəsinin uzunluğu 40075 km-dir.
Deməli, Yer kürəsi öz oxu ətrafında ekvator boyunca saatda 1670 km (saniyədə 465 m) sürətlə qərbdən şərqə hərəkət edir. Ekvator üzərində yerləşən cisimlər, hava və su onunla birgə bu sürətlə hərəkət edir. Qütblərə doğru getdikcə paralel qövsünün uzunluğu azalır, müvafiq olaraq fırlanma sürəti də azalır. Hər hansı digər enlikdə sürəti tapmaq üçün bu enliyin kosinusunu planetin ekvatorda fırlanma sürətinə vurmaq lazımdır. Kosinus 45⁰-də 0,7071-ə bərabərdir. Deməli, 0,7071 *1674 =1180 km/saat.
Yer səthində olan bütün obyektlər və onun ətrafında atmosfer qatı onunla birlikdə fırlandığına görə biz bu hərəkəti hiss etmirik. Bunu daha aydın, hərəkət edən gəmi və ya təyyarə timsalında görə bilərik. Yüksək sürətlə hərəkət edən təyyarənin içində olan insanlar və əşyalar onunla birlikdə yerdəyişmə edir. Lakin biz nə bu sürəti, nə də hərəkəti hiss etmirik. Bu zaman hərəkətdə olan təyyarə və ya gəmiyə onun sürətinə uyğun olaraq Koriolis qüvvəsi təsir edir. Bu səbəbdən də meridian istiqamətdə hərəkət edən pilotlar daim kursa düzəlişlər edirlər. Məhz Koriolis qüvvəsinin təsiri səbəbindən şərqə uçan təyyarə əks istiqamətdə geri qayıdarkən sərf etdiyi vaxtdan daha az vaxt sərf edir. Hava limanları arasında məsafə daha böyük olduqda bu fərq özünü daha bariz göstərir.
Koriolis qüvvəsinin necə təzahür etdiyini daha yaxşı anlamaq üçün sadə misal gətirək. Təsəvvür edək ki, ekvatorda yerləşən topdan şimal qütbü istiqamətində atəş açılıb. Əgər planetimiz hərəkət etməsəydi mərmi çıxdığı meridian üzrə hərəkət edərək şimal yarımkürəsində yerə düşəcəkdi. Lakin təcrübələr göstərir ki, mərmi atıldığı meridiandan şərqdə yerə düşür. Mərminin cənub – şimal trayektoriyasının dəyişməsinə səbəb olan qüvvə Koriolis qüvvəsidir.
Bunu izah etmək olduqca asandır. Məsələ ondadır ki, Yerin kürəşəkilli olması səbəbi ilə ekvatorial enliklər qütb enliklərinə nisbətən daha böyük xətti sürətə malikdir. Aşağı enliklərdən atılan mərmi yüksək enliklərə çatdıqda, ətalətlə bu enliklərin hava kütlələrindən daha yüksək sürətlə şərqə doğru hərəkət edir. Bu fakt mərminin düz trayektoriyadan göstərilən istiqamətdə sapmasına səbəb olur.
Yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi şimal yarımkürəsi istiqamətində uçan mərmi Koriolis qüvvəsinin təsiri altında şərq istiqamətində yerdəyişmə edir. Ekvatordan Cənub qütbünə doğru hərəkət edən cisim eyni istiqamətə - şərqə doğru meyl edir. Əgər obyektin hərəkəti göstərilən istiqamətlərə əks olarsa, yəni qütblərdən ekvatora doğru olarsa, onda Koriolis effektinin təsiri əks istiqamətə – sola olacaqdır.
Şimal yarımkürəsindən Cənub yarımkürəsinə hərəkət edən gəmidə bu qüvvəni təcrübədən keçirtmək daha maraqlıdır. Belə ki, Şimal yarımkürəsində əlüzyuyanı su ilə dolduraq. Bir müddət suyun sakitləşməsini gözləyək və tıxacı çıxardaq. Əlüzyuyandan suyun saat əqrəbinin əksi istiqamətində hərəkət edərək axıb getdiyini müşahidə edəcəyik. Eyni prosesi Cənub yarımkürəsində təcrübədən keçirtdikdə su saat əqrəbi istiqamətində axıb gedəcək. Ən maraqlısı isə ekvatoru keçən zaman baş verir. Bu zaman su burulmadan birbaşa axıb gedəcək. Bu da Koriolis qüvvəsinin ekvatorda sıfıra bərabər olduğunu göstərir.
