MENU
Главная » Статьи » Физика и математика » Мои статьи

Куда и почему вращается вода в воронках и воздушные вихри в атмосфере

Яндекс.Метрика

На сайте интересnik! есть статья, в которой утверждается, что в северном полушарии водяные воронки закручиваются в правую сторону, а в южном полушарии – в левую. Автор объясняет это силами Кориолиса.

Но к статье есть комментарий, автор которого утверждает, что за счёт сил Кориолиса направление вращения воронок должно осуществляться в другую сторону от указанного в статье: «Логично, что по законам сил, выявленных Кориолисом, одно от другого отталкивается... - значит, не нужно быть космонавтом, чтобы в математическом и логическом понимании изобразить схему: "Со стороны Северного полюса Земля вращается ПО-часовой - следовательно, "отталкивающие" это вращение силы должны вращаться ПРОТИВ - и зеркально для Южного полушария».

Однако на наш взгляд, оба респондента, которые выражают разное мнение примерно одинакового количества людей с каждой стороны, не правы. Износ рельсов и берегов это явление, действительно связанное с силой Кориолиса, а закручивание воздушных масс и воды это совсем другое явление.

Как известно сила Кориолиса не зависит от величины радиуса. Поэтому на все точки радиального потока воздуха или воды действует абсолютно одинаковая сила Кориолиса (см. Рис. 1), которая в силу этого обстоятельства не может закручивать радиальный поток. Она способствует лишь размыванию берегов и износу рельсов, т.к. для этого важен сам факт силового контакта берегов с водой, а рельсов с поездом.

А вот закручивание воздушных вихрей и воды в воронках осуществляет не сила Кориолиса, одинаковая по всей длине потока, а разная скорость точек потока в зависимости от широты местности. Причём невозмущённые массы вообще не испытывают никаких закручивающих сил, т.к. они равномерно вращаются вместе с Землёй относительно одной и той же оси вращения, проходящей через полюса Земли.

Только оторвавшись по каким-либо причинам от Земли, поток воздуха или воды может начать самостоятельное вращение относительно своего собственного центра вращения по принципу вращения брошенной палки после её отрыва от руки. При этом направление вращения задаёт бросающая рука.

То же самое происходит и с потоками воды или воздуха, оторвавшимися от бросающей их руки – подстилающейся поверхности Земли под потоком. В северном полушарии (СП) эти потоки будут вращаться, как и сама Земля против часовой стрелки, т.е. влево, если смотреть сверху или со стороны северного полюса. Соответственно в Южном полушарии (ЮП) со стороны южного полюса вращение будет наблюдаться по часовой стрелке.

Связь с задающей вращение поверхностью Земли ослабляется с увеличением расстояния до неё. Поэтому закручивание воздушных вихрей начинается на высоте, а закручивание воды у поверхности. В мелких ваннах, в которых проводят опыты по закручиванию воды, связь с ванной ослабляется за счёт слива нижнего слоя воды.

Естественно, что при освобождении связи с задающей вращение Землёй оторвавшиеся массы начинают вращаться самостоятельно в прежнем направлении, но уже относительно своих центров вращения. Причём это вращение не зависит от движения масс относительно меридиана. Вращаться могут и изначально неподвижные относительно подстилающейся поверхности массы. Естественно, что при этом никакие силы Кориолиса на неподвижные в радиальном отношении массы не действуют.

Автор указанной выше статьи, на наш взгляд, неправильно указывает стороны вращения воронок с точки зрения задающего вращения Земли. А его комментатор не правильно указывает на направление самого вращения Земли, которая вращается с запада на восток, а не вправо со стороны северного полюса, как говорит комментатор, т.е. фактически с востока на запад.

Зато он, на наш взгляд, правильно отмечает направление вращения воды и вихрей, связывая его с отталкивающими силами Кориолиса. Однако силы Кориолиса, не создающие момент сил здесь не причём. К тому же фиктивные силы Кориолиса не могут ничего отталкивать. Отталкивать массы по направлению вращения Земли могут только поддерживающие силы, которые действуют со стороны собственных масс Земли.

Итак, если мы правильно выяснили, то силы Кориолиса непричастны к образованию основных вихрей - циклонов и антициклонов (за исключением отдельных частных случаев и то косвенно). Осталось уточнить про крутые берега и изношенные рельсы, к которым сила Кориолиса уж точно причастна. Практически у всех авторов в этом вопросе наблюдается полная путаница.

Правые и левые рельсы ж.д. пути, а так же берега рек определяются по ходу движения поезда и воды в реке соответственно. Следовательно, в зависимости от направления движения поезда и рек их правые стороны в любом полушарии могут стать левыми и наоборот. Поэтому правильнее говорить, что в обоих полушариях изнашиваются не правые, а восточные рельсы, а у рек круче не правые, а восточные берега, независимо от направления потока, т.к. запад и восток для всех полушарий одинаковые.

В версию образования воздушных вихрей за счёт вращения Земли, т.е. в сторону её вращения без какого-либо участия сил Кориолиса, хорошо вписываются только циклоны, в центре которых давление пониженное (Н), а направление их вращения в северном полушарии (СП) левое (против часовой стрелки).

В антициклоне казалось бы должно происходить всё то же самое. Мы полагаем, что на начальном этапе образования антициклона всё именно так и происходит. Но в дальнейшем он, по-видимому, перекручивается в обратную сторону против задающего вращения Земли, т.е. в СП вправо (по часовой стрелке). Поясним это на рисунке (см. Рис. 1).

Рис. 1

На наш взгляд перекручивание циклона в антициклон связано с размерами оторвавшейся области воздушных масс.

Как мы отмечали выше, скорость концов палки в свободном полёте постепенно выравнивается относительно её центра масс. Если отрывается достаточно компактная область с пониженным давлением в центре, образуется обычный циклон с одинаковой скоростью вращения его диаметрально противоположных областей.

Даже если давление в оторвавшейся области высокое, она в любом случае закручивается по вращению Земли. При этом за счёт центробежной силы высокое давление в центральной области такого вихря постепенно понижается. Этому же способствуют растекающиеся от центра воздушные массы за счёт изначального высокого давления в центре такого вихря. В результате образуется обычный циклон с пониженным давлением в центре.

Если же начинает закручиваться в сторону вращения Земли большая область оторвавшихся воздушных масс, она может перекрутиться в антициклон. Происходит это следующим образом.

Сначала вся область закручивается, как обычный циклон. Но большая «палка», равная диаметру оторвавшейся области, разделяется на две «палки», равные радиусу оторвавшейся области (см. Рис. 1). При этом каждая малая «палка» начинает закручиваться самостоятельно, в результате чего внутренние концы малых палок движутся к центру с тангенциальной скоростью, противоположной скорости внешних масс.

Таким образом, вблизи центра вихрь перекручивается в сторону, противоположную вращению Земли и изначального вращения наружного вихря.

При этом давление потоков внешней части сложного вихря, которые продолжают перекручиваться в антициклон, не позволяет центробежным силам сильно расширить внутренний вихрь, как это происходит в обычном циклоне, и вновь создать в центре пониженное давление. Получается антициклон.

Циклон же умеренных размеров не перекручивается в антициклон, т.к. в связи с относительно малым расстоянием от периферии до центра его малые палки-потоки не успевают развернуться относительно центра в обратную сторону. При этом они устремляются к центру с тангенциальной скоростью, совпадающей по направлению с закручиванием основных масс.

Из приведённого механизма образования циклонов из антициклонов следует, что «антициклоны как бы преследуют циклоны», как выражается официальная наука. Трудно сказать кто кого преследует, но, как показано выше, из циклона может получиться антициклон. Не исключено, что слабый антициклон может вновь перекрутиться в циклон за счёт своих внешних масс при их постепенном сжатии.

Возможно мы в чём-то и ошибаемся, но на наш взгляд это единственное разумное объяснение образования левых и правых вихрей в атмосфере. Силы Кориолиса на это не способны.

 

Во-первых, как отмечалось выше, одинаковые по всей длине меридиана силы не создают вращающий момент.

Во-вторых, фиктивные силы не создают ускорение в своём направлении, т.е. они вообще не способны что-либо двигать.

В-третьих, практически всех теоретиков, объясняющих вращение вихрей силами Кориолиса, вводит в заблуждение тот факт, что движение тел вдоль прямой линии меридиана в НСО, связанной с Землёй, в неподвижной ИСО видится, как кривая линия, что якобы и создаёт необходимый для вращения момент. Однако в реальной действительности вращение вихрей зарождается именно в НСО, в которой нет этого видимого искривления. Оно может наблюдаться только после того, как закручивание уже произошло.

***

Читателям этого материала особенно тем, кто ищет официальные научные данные о вихрях воды и воздуха на Земле, следует помнить, что это только наше частное мнение. Поэтому следует подойти к нему аналитически. Хотя из официальной науки вы не почерпнёте на эту тему ничего вразумительного, кроме внешнего описания явления и краткого упоминания о якобы причастности к этому явлению сил Кориолиса.

Конкретного механизма действия сил Кориолиса при образовании циклонов и антициклонов в официальных материалах нет, как собственно нет и объяснения механизма явления Кориолиса в самой классической физике. Хотя не оставляет сомнений, что кинематика вихрей изучена наукой достаточно подробно.

 

Вот, что пишет, например, сайт priroda.inc Что такое циклон и антициклон?

(Для того чтобы показать традиционную абсурдность официального изложения, мы прокомментируем некоторые моменты синим уменьшенным шрифтом в скобках).

Итак, читаем:

"Чтобы понять, что такое антициклон, нужно понимать, что такое циклон. Это область пониженного давления в атмосфере с минимальным показателем в центре. Его порождают два воздушных потока, имеющие разную температуру. Очень благоприятные условия для их образования создаются в фронтах. В циклоне воздух движется от его краев, где давление более высокое, к центру с низким давлением. В центре воздух будто бы выбрасывается вверх, что дает возможность образованию восходящих потоков.

По тому, как движется воздух в циклоне, легко можно определить, в каком именно полушарии он образовался. Если его направление совпадает с движением часовой стрелке, то это определенно Южное полушарие, если же против это Северное полушарие. Циклоны провоцируют такие погодные явления, как скопление облачных масс, сильные осадки, ветер и перепады температуры.

Область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре - это есть антициклон. Давление на его краях более низкое, что позволяет воздуху устремляться от центра к периферии. Воздух, находящийся в центре, постоянно спускается и расходится к краям антициклона. Так образуются нисходящие потоки.

Антициклон является противоположностью циклону еще и потому, что в Северном полушарии он следует за часовой стрелкой, в Южном идет против нее.

Перечитав всю вышеизложенную информацию, с уверенностью можно сказать, что такое антициклон. (Непонятно, а где же роль сил Кориолиса в этом описании? Без описания роли сил Кориолиса или другой причины образования циклона и антициклона никакой уверенности в том, что вы знаете, что такое антициклон не может быть в принципе!)

Интересным свойством антициклонов умеренных широт является то, что они как бы преследуют циклоны. В таком случае малоподвижное состояние вполне характеризует антициклон. Погода, образуемая этим вихрем, малооблачная и сухая. Ветра практически не наблюдается.

Циклоны и антициклоны. Сходства и отличия

Для того чтобы разобраться лучше, что такое антициклон и циклон, нужно сравнить их. Определения и главные аспекты этих явлений мы выяснили. Остается открытым вопрос о том, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица покажет эту разницу более четко.

Характеристика

Циклон

Антициклон

Размеры

300-5000 км в диаметре

Может достигать 4000 км в диаметре

Скорость перемещения

От 30 до 60 км/ч

От 20 до 40 км/ч (кроме малоподвижных)

Места возникновения

Везде, кроме экватора

Над ледовым покровом и в тропиках

Причины возникновения

Из-за естественного вращения Земли (сила Кориолиса), при дефиците массы воздуха. (Удовлетворяет вас такое "исчерпывающее объяснение? Ведь, силы Кориолиса фиктивные и одинаковые. Они не создают момент сил)

Из-за возникновения циклона, при избытке массы воздуха. (А что при избытке массы силы Кориолиса или вращение Земли действуют как-то иначе, чем при её недостатке? В классической теории явления Кориолиса об этом ничего не сказано! Где механизм?)

Давление

В центре пониженное, на краях высокое.

В центре повышенное, на краях низкое.

Направление вращения

В Южном полушарии - по часовой стрелке, в Северном - против нее. (Замечания те же, что и п.4)

В Южном - против часовой стрелки, в Северном - по часовой стрелке. (Замечания те же, что и п.4)

Погода

Пасмурная, сильный ветер, множество осадков.

Ясная или малооблачная, ветра и осадков нет.

Таким образом, мы видим, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица показывает, что это не просто противоположности, природа их возникновения совершенно разная". (Как может быть разная природа у одного и того же явления Кориолиса? Это что же получается, есть силы Кориолиса и есть силы Антикориолиса или Антисилы Кориолиса, которые образуются при переизбытке массы? Вот так договорились! Кому-то пора принимать таблетки!)

 

Категория: Мои статьи | Добавил: aaa2158 (14.06.2016)
Просмотров: 584 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar