전향력
회전하는 곳 위에서 움직이는 물체를 보면, 물체가 저절로 휘어 가는 것처럼 보여요. 이렇게 회전 때문에 나타나는 겉보기 힘을 전향력(코리올리 힘)이라고 해요. 회전 원판에서 원리를 확인하고, 자전하는 지구와 바람에서 어떻게 나타나는지 살펴보세요.
밖에서 본 모습공은 똑바로 날아가요
원판 위에서 본 모습공이 오른쪽으로 휘어 보여요
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지구과학 이하은T 실험실
회전 방향
출발 방향
기압
반구
마찰
위도에 따른 전향력의 크기
같은 빠르기로 움직일 때, 전향력은 극에서 가장 크고 적도에서 0이에요 (크기 ∝ 2 × 속력 × 지구 자전 각속도 × sin 위도)
북반구: 운동 방향의 오른쪽남반구: 운동 방향의 왼쪽
밖에서 보면
공은 똑바로 날아가요
- 공에 옆으로 미는 힘은 없어요
- 공이 날아가는 동안 원판(과 친구)이 돌아가 버려요
원판 위에서 보면
공이 휘어 보여요
- 시계 반대 방향으로 도는 원판에서는 운동 방향의 오른쪽으로 휘어 보여요
- 시계 방향이면 왼쪽으로 휘어 보여요
- 이렇게 회전 때문에 생기는 겉보기 힘이 전향력이에요
지구는
북극 위에서 보면 시계 반대 방향
- 지구는 서쪽에서 동쪽으로 자전해요
- 북극 위에서 내려다보면 시계 반대 방향 → 북반구는 오른쪽으로 휘어요
- 남극 위에서 보면 시계 방향 → 남반구는 왼쪽으로 휘어요
방향
북반구 오른쪽, 남반구 왼쪽
- 전향력은 운동 방향에 직각으로 작용해요
- 어느 방향으로 움직이든 북반구에서는 오른쪽, 남반구에서는 왼쪽으로 휘어요
크기
위도가 높을수록 커요
- 크기는 sin(위도)에 비례해서 극에서 가장 크고 적도에서는 0이에요
- 속력이 빠를수록 커요
특징
방향만 바꾸는 힘
- 운동 방향에 늘 직각이라 빠르기는 바꾸지 못하고 방향만 바꿔요
- 실제 지구에서는 아주 작은 힘이라 바람이나 해류처럼 오랫동안 먼 거리를 움직일 때 뚜렷해져요
기압 경도력
바람을 일으키는 힘
- 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 작용해요
- 등압선에 직각이고, 등압선 간격이 좁을수록 커요
높은 하늘
지균풍: 등압선과 나란히
- 마찰이 없으면 바람이 전향력 때문에 점점 휘다가 기압 경도력과 전향력이 평형을 이루어요
- 바람이 등압선과 나란하게 불어요 (북반구에서 저기압을 왼쪽에 두고)
지표 부근
등압선을 비스듬히 가로질러요
- 마찰력이 바람을 느리게 하면 전향력도 작아져요
- 그래서 바람이 저압 쪽으로 비스듬히 불어 들어가요
- 북반구 저기압: 시계 반대 방향으로 불어 들어감 · 고기압: 시계 방향으로 불어 나감
생각해 보기
- 밖에서 볼 때와 원판 위에서 볼 때 공이 지나간 길은 각각 어떤 모양인가요? 공에 실제로 옆으로 미는 힘이 작용했을까요?
- 원판이 돌지 않을 때, 빨리 돌 때, 공을 빠르게 던질 때 공이 휘는 정도는 어떻게 달라지나요?
- 회전 방향을 시계 방향으로 바꾸면 공은 어느 쪽으로 휘어 보이나요? 지구의 북반구와 남반구는 각각 어느 쪽에 해당할까요?
- 북반구에서 북쪽, 동쪽, 남쪽, 서쪽으로 출발시켜 보세요. 어느 방향으로 출발하든 휘는 쪽은 같은가요?
- ‘여러 위도에서 한꺼번에’를 눌러 보세요. 휘는 정도가 가장 큰 곳과 휘지 않는 곳은 어디인가요?
- ‘우주에서’ 시점과 ‘지구와 함께’ 시점에서 물체가 지나간 길은 어떻게 다르게 보이나요?
- 북반구 저기압에서 공기는 왜 중심으로 곧장 가지 않고 소용돌이치며 들어갈까요?
- 마찰이 없을 때 바람은 등압선과 어떤 관계로 불게 되나요? 이때 기압 경도력과 전향력은 어떤 관계인가요?
- 남반구로 바꾸면 저기압(태풍)의 회전 방향은 어떻게 달라지나요?