благодаря какой силе в северном полушарии земли правый берег рек омывается водой сильнее чем левый

Учебники

Журнал «Квант»

Общие

Стасенко А.Л. Вращение: реки, тайфуны, молекулы //Квант. — 1997. — № 5. — С. 30-31.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»

А что между ними — реками, тайфунами, молекулами — общего? Разве только то, что всё состоит из молекул? Однако, их объединяет и нечто другое (о чем мы собираемся поговорить) — явление, которое возникает при движении во вращающейся системе координат и которое связано с так называемыми ускорением Кориолиса и силой Кориолиса. Именно эта сила делает одни берега рек крутыми, другие — пологими, закручивает тайфуны и даже. вторгается во внутреннюю «жизнь» молекул. Итак.

Рассмотрим два соседних кольцевых пояса на поверхности Земли, связанных с географическими параллелями θ₁ и θ₂. Эти два пояса отмечены на рисунке 1 разными цветами. Понятно, что чем больше широта θ, тем меньше линейная (окружная) скорость (υ₂ Рис. 2

А как образуются тайфуны — грозные атмосферные явления глобального масштаба (с характерным диаметром порядка тысячи километров), — производящие колоссальные разрушения? Пусть из-за неравномерного нагрева Солнцем поверхности Земли и атмосферы где-то образуется область пониженного давления (барометр «падает», что очень неприятно для моряков). К ней радиально устремляются воздушные массы из соседних областей высокого давления. Но, как мы уже знаем, все эти движущиеся массы, вследствие вращения Земли, стремятся отклониться вправо в северном полушарии или влево — в южном. В результате возникает колоссальный вихрь, в котором массы воздуха вращаются против часовой стрелки в северном полушарии (рис.2) или по часовой — в южном.

Перейдем теперь к молекулам, а именно — к молекулам газа. Известно, что они не только хаотически мечутся во всех направлениях между столкновениями друг с другом, но еще и быстро вращаются, причем энергия их вращательного движения того же порядка, что и энергия поступательного перемещения. А кроме того, при определенных условиях части молекул (например, атомы или в очень сложных молекулах группы атомов — радикалы) могут колебаться относительно центра масс (центра тяжести) молекулы, и опять же энергия этих колебаний того же порядка, что энергия поступательного и вращательного движений. (В физике этот факт называется принципом равнораспределения энергии по степеням свободы — но это лишь к слову.)

Рассмотрим простейшую модель трехатомной молекулы, имеющей два одинаковых атома: одинаковые атомы соединены гибкими невесомыми пружиннами с третьим центральным атомом (рис.3, 4). Например, это может быть молекула углекислого газа СО₂, очень важная для работы мощных инфракрасных лазеров. Если такая молекула ни с чем не взаимодействует, ее центр масс движется по прямой линии. Направим ось времени вправо и будем следить за движением ее атомов в системе координат, вращающейся вокруг центра масс, — аналогично тому, как мы рассматривали движение рек, океанских течений и воздушных масс на вращающейся Земле.

Возможны два случая колебаний (как говорят физики, две моды): 1) крайние атомы движутся одновременно по направлению к центру масс или от него, т.е. обе пружинки одновременно сокращаются или удлиняются; 2) крайние атомы движутся одновременно в одну и ту же сторону — тогда одна из пружинок сокращается, а другая удлиняется. Можно показать, что в первом случае (см. рис.3) происходит либо ускорение, либо замедление вращения. Например, при встречном движении атомов к центру на них действуют силы Кориолиса, отклоняющие их вправо (относительно их движения к третьему атому) и, следовательно, ускоряющие вращение. При удалении крайних атомов от центра масс силы Кориолиса тоже отклоняют их вправо, но теперь это приводит к замедлению вращения. Точно так же фигурист на льду вращается быстрее, прижимая руки к телу. (К слову, эти явления связаны и с так называемым законом сохранения момента импульса).

Итак, всюду — даже у рек, тайфунов и молекул — можно найти нечто общее. Ищите да обрящете.

Источник

Что прижимает Гольфстрим к Европе и правые берега наших рек делает выше левых?

Для того чтобы ответить на все эти вопросы приготовьте правую руку и держите растопыренными большой, указательный и средний пальцы. С их помощью и разберемся.

Не буду утомлять вас формулами и расчетами. Предположим только, что скорость течения Волги = 1 м/сек, а ее ширина = 1 км. Тогда простая оценка показывает, что у правого берега Волги уровень воды должен быть примерно на 1 (один) сантиметр выше, чем у левого. А если бы скорость течения была = 2 м/сек, то и уровень воды у правого берега был бы выше на 2 см, чем у левого. Сущая мелочь, но.

Поскольку берега Волги сложены в основном из мягких пород, течение подтачивает именно правый берег. Из-за чего он становится круче. А русло Волги чрезвычайно медленно смещается на запад.

Живущие на берегах текущих на север рек (как на картинке) могут точно так же понять, почему и у этих рек тоже правые берега, как правило, круче левых. Разумеется, если берега рек сформированы из достаточно твердых (каменных) пород, то рассуждения о крутизне берегов теряют силу. Просто потому, что не все подвластно текущей воде.

Если теперь мы посмотрим на Гольфстрим, текущий с юга на север, то европейский берег будет для него правым, а североамериканский левым. Поэтому Гольфстрим и прижимается к Европе той самой Кориолисовой силой. Возможно, именно поэтому не следует слишком доверчиво воспринимать апокалиптические прогнозы об исчезновении Гольфстрима и замерзании Европы.

Источник

Вращение Земли и крутые берега рек (закон Бэра)

//-(
По-вашему, только правый берег (для реки в северном полушарии) может быть крутым. Это неверно.
Закон Бэра говорит лишь о преимущественном подмывании правого берега рек в северном полушарии. В реальности у малых и средних рек обрывы встречаются и слева, и справа (к чему примером та же Оболь). У крупных рек правый берег, действительно, чаще крутой, чем левый. Но и левых крутых достаточно (хороший пример: Березина).

Более подробно закон Бэра излагается в БСЭ:
http://slovari.yandex.ru/

книги/БСЭ/Бэра закон/
В описании имеются следующие оговорки:
«причину подмыва берегов рек, текущих в направлении меридиана»
Указывает не на все реки, а текущие в меридианальном направлении (на север или на юг, перпендекулярно экватору).

«Эффект Б. з. прямо пропорционален массе движущейся воды и ясно заметен только в долинах крупных рек, почти не проявляясь на малых реках.»
Это я уже отмечал.

«Кроме того, размыв соответствующего берега часто затушёвывается основным наклоном местности, геологическим строением долины и др. факторами.»
Это естественно.

Таким образом, по закону Бэра далеко не каждый обрывистый берег в северном полушарии является правым.

Но это еще не все. Как показал поиск, закон Бэра упоминается в основном в русскоязычном интернете, в остальном мире про него либо не знают, либо он называется гипотезой, неподтвержденным предположением.

Бэр высказал свое предположение на дебатах 1859 г. во Французской Академии. Причем Бэр говорил не про обрывы, он считал, что даже меандрирование реки (извилистость) вызывается силой Кориолиса. Бэр использовал устаревшую модель, и считал, что сила Кориолиса действует только на реки, текущие в направлении север либо юг. Его не убеждало даже то, что французские реки Сена и Луара, текущие с востока на запад, тоже меандрируют. В дальнейшем на мнении Бэра основывался даже Эйнштейн в своей работе про меандры. Закон Бэра вошел в советские книги, учебники и Большую Советскую Энциклопедию.

Бэр был не прав. Сила Кориолиса значительно влияет лишь на большие объемы, как океаны или атмосферные массы. А для рек инерция воды превышает эту силу в 10-1000 раз (число Россби). Таким образом, влияние вращения Земли и силы Кориолиса на реки ничтожно, закон Бэра не подтверждается. Причины, по которым у Днепра, Дона, Волги, Оби, Иртыша и Лены правый берег преимущественно выше левого, на данный момент неизвестны.

Литература:
Anders O. Persson «The Coriolis Effect: Four centuries of conflict between common sense and mathematics» http://aos.princeton.edu/WWWPUBLIC/gkv/history/persson_on_coriolis05.pdf
Zoltan, Balla «The Influence of the Coriolis Force on Rivers and the Baer Law. Historical Review» http://www.mafi.hu/static/microsites/EJ_digi/EJ_2007PDF/Balla_1_angol.pdf (сейчас недоступен)
Jesus Martinez-Frias, David Hochberg, Fernando Rull «Contributions of Albert Einstein to Earth Sciences: A review in Commemoration of the World Year of Physics» http://arxiv.org/abs/physics/0512114

Повторю про загадку. На картинке-загадке река течет слева направо. Это видно по границам потока и уловов за поворотами реки. Похоже, художник либо составитель загадки запутался сам:

Источник

Закон Бэра

Закон Бэра — это частный случай применения к гидрографии и метеорологии закона Кориолиса об ускорении относительного движения (1835 год), объясняющий причину известного отклонения течения рек к правому берегу (в южном полушарии — к левому), а также иногда очень заметного отклонения ветра от направления градиента давления. Это отклонения происходит под влиянием «Кориолисовой силы», которая возникает за счет вращения вокруг оси земли.

В приложении к геофизике, в частности, к гидрографии, на отклоняющую силу за счет вращения земли первый обратил серьезное внимание академик К. Бэр, почему и закон Кориолиса называется часто законом Бэра.

Многолетние наблюдения над руслами рек, как в Европе, так и, в особенности, в Сибири с ее многоводными и быстрыми реками, с очевидностью указывают на присутствие силы, отклоняющей у рек течение к правому берегу. Этим объясняется то, что в северном полушарии правый берег рек более крутой, чем левый, постепенно размывается водою. Волга, например, постепенно меняет свое русло и отходит в направлении правого берега. В Казани такой отход измеряется уже расстоянием в несколько километров. То же явление происходит в Северной Америке и в Сибири.

В южном полушарии, где, по закону Кориолиса, эта отклоняющая сила должна иметь обратное направление, мы, действительно, наблюдаем подмывание левого берега рек. Сравнительно медленное движение речной воды вызывает незначительное действие этой отклоняющей силы. Это подмывание можно определить только по результату очень длительного воздействия на рельеф русла.

То же явление искривления пути наблюдается и в морских течениях: вправо в северном полушарии, в южном — влево от направления перемещения водных масс. Исследования отклонений течения рек в 30-е годы 20 века подверглись тщательной обработке со стороны Л. Неймана. Оказалось, что точный подсчет действия вращения земли дает результат вполне согласный с наблюдениями над действием напора воды.

Под непосредственным влиянием статей Бэра и работ по динамике московского профессора Брашмана, Фингер в 1877 году дал исчерпывающую теорию действия этой отклоняющей силы на воздушные течения и на общую циркуляцию атмосферы. Вскоре затем появился и ряд других трудов по этому вопросу, в том числе — исчерпывающее исследование Экгольма (1894 год). В настоящее время закон Бэра-Кориолиса положен в основу всей динамической метеорологии.

Точное формулирование закона Кориолиса-Бэра позволяет учесть силу отклоняющего действия, возникающего за счет вращения земли. При этом от силы Кориолиса следует отличать влияние изменения момента вращения воздушных масс при их переходе из одной широты в другую. В атмосфере, в особенности при циклонических ветрах, скорости воздушных масс достигают такой величины, что значение отклоняющей силы становится вполне ощутимым и сравнимым с действием градиента давления.

Источник

Почему у реки один берег крутой, а другой пологий

В природе много, на первый взгляд, странных явлений. Например, асимметрия берегов рек, когда один из них крутой, а другой — пологий. С чем это связано?

Кажется, что законы физики могут творить чудеса. Например, для людей долгое время оставалось непонятным, почему берега реки выглядят по-разному — один пологий, а другой крутой. Но в 1857 году российский естествоиспытатель смог объяснить, чем обусловлено это явление. Оказалось, всему виной эффекты, возникающие из-за вращения Земли.

Наша планета вращается вокруг своей оси с немаленькой скоростью — на экваторе она составляет более 1600 километров в час. Из-за этого на объекты, находящиеся на Земле, начинают действовать определенные силы. В том числе и сила Кориолиса. Эта сила возникает при рассмотрении движения объекта относительно вращающейся системы отсчета.

Чтобы понять, как это работает, представим небольшой шарик и положим его в центр диска. Теперь если двигать объект вдоль радиуса диска с постоянной скоростью, а сам диск также с постоянной скоростью вращать, можно заметить, что его траектория будет выглядеть, как дуга. Но ведь мы двигали шарик вдоль радиуса по прямой, почему же он тогда пошел по дуге? Чтобы учесть этот факт, физики ввели понятие силы Кориолиса, которая действует перпендикулярно радиусу и противоположно вектору скорости движения диска.

Благодаря силе Кориолиса и силе барического градиента в нашей атмосфере формируются циклоны и антициклоны, которые во многом определяют климат по всему земному шару. Сила Кориолиса влияет и на движение рек, заставляя донные отложения перемещаться к определенному берегу. В результате в Северном полушарии реки, текущие в любом направлении, больше подмывают правый берег, а в Южном полушарии — левый.

Источник