「コリオリの力」「特定エリア」補足

この記事は再投稿中ですので【気体分子運動】のリストの中から修正加筆した　　　　　　　　　　　　　　最新の【特定エリア】【コリオリの力】を選択してお読み下さい。　　　　　　　　　(一覧に無い場合は右上の［次のページ] でページを切り替えてみてください。)

新インペラの原理の根幹となる「仮想流｣の概念を理解するには、　　　　　　「コリオリの力」「特定エリア」の認識が必要ですが、前回までの説明不足　　　　　　　　　　　　　　　　　を少し補ってみたいと思います。

　　　　　　　　　　　　　　図１

「コリオリの力」は地球の南半球では、人の　感覚的には左図のように黄色の玉の方に進むはずが実際は緑の玉のように、それるように見えます。
注：この図の回転体と玉の位置関係に相互関係は無いので別物としてみてください。　　　単純に回転体が右回りならば、玉は左にそれるのだと思っていただければ。(^_^；)

　　　　　　　　　　　　　　図２

左の図は、同じ位置から出発しても回転径が大きくなると位置がずれる事が解りますが、　　　　このことは渦を巻いて回転しながら外周径が　　大きくなってゆく「台風」や「竜巻」などの気体の流れにも同じような現象がおきます。　　　　　　　　(図は､下方向から見て右回転で見て下さい。)

　　　　　　　　　　　　　　図３

図２のように人の位置も同じ回転数で回転した時に、軸と平行に上方に移動して行く玉との　　相対位置は図３のようにずれてゆきます。　　　　　「コリオリの力」というと、地球の自転の関係だけに働くように思いますが、原理を理解していればこのように「回転径の違う動き」に対しても当てはまることが解ります。　　　　　　　　　　　　　　　「コリオリの力」は「地球の自転」の「力」ではなくて「回転径の差によって相対位置がずれる」という「作用」なのです。

　　　　　　　　　　　　　　図４

次に、北半球で台風の発生を見ると、水色の矢線のように赤道辺りと緯度の高い位置で地球の周回速度に差があり、広大な範囲の水蒸気の　発生が「緯度の差で地球の周回速度が違う」　状況になると「渦｣(台風)が発生します。　　　　　北に進む場合も「コリオリの力」によって、「左」　回転しながら「右」にそれてゆきます。　　　　　　日常生活程度の緯度の差では地球の周回速度の差は無いに等しいので「コリオリの力」の影響はありません。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　あくまで「地球規模」での話になります。

　　　　　　　　　　　　　　図５

この台風の渦を巻いて回転する様子を「分子運動」的に見てみると　図５のようになります。　　　図４での赤矢線の回転が、この図での赤矢線の回転と同じで台風全体の回転力になります。　　(図は､下方向から見て右回転で見て下さい。)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　しかしこれでは、何がなにやら分からない！(笑)ので特定の範囲だけを集中して考えてみると

　　　　　　　　　　　　　　図６

下方の入口部分から特定の分子群の回転の様子を見てみると、回転径は小さいので速度が遅く、上方へ行くにしたがって回転径の増加により速度が速くなり分子間の距離が広がってゆくので「静圧｣が低くなりますが、密度が下がった分「粘性」的な流れの加速が起こり（ランダムな分子運動のため）益々加速してゆきます。　　　　　この流れの起きている範囲はちょうど「壷」の肉厚部分のような薄い範囲であると考えられます。（これは同じ回転径の範囲では中心軸から遠い最外周が最も速度が速いからだと考えられますが詳しい説明は長くなるので避けます。）

　　　　　　　　　　　　　　図７

ここで重要なことは入口部分で任意に決めた特定の分子群（これを特定エリアと呼ぶことにします）が、「回転流で上昇してゆく状態がどのようなものであるか」と言うことになります。　　　　　　　この特定エリアの流れは下方から上方まで連続しているために「静圧」を一定にしようとする分子の動きになり、この一連の流れの中では与えられた「力」が分子により分散されるため、どの位置の特定エリアも持っている運動量は同じと言うことになり「分子の個数と動圧の速度の積は一定になる」特定エリアの動きになります。

　　　　　　　　　　　　　　図８

この「特定エリア」の通る道筋を「軌道」とするわけですが、前述のようにこの軌道内では「静圧」は一定で「動圧」だけが加速され、通過する分子の数も一定になります。

「静圧」と「動圧」については　　　　　　　　　　【０４-水蒸気の性質-５　分子の流れ】　または　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【０４-水蒸気の性質-２　静圧と動圧】　ご覧下さい。

　　　　　　　　　　　　　　図９

つまりこの軌道は全部の分子のうち、ある特定の分子群の動きを「想定」した道筋であり、　　　どのようにして　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　「台風と同じ回転流にすることができるのか？」　「どのような力を加えればよいのか？」　　　　　　という考察をするための「手段」なのです。

　　　　　　　　　　　　　　図１０

この「軌道」と「特定エリア」の条件を満足すれば

「台風と同じ回転流を作ることが出来る」

ということで、

「水蒸気を動圧加速することができる」

と言うことなのです。

この特定エリアの動きは「可視的に」流れを考察する手段と考えて下さい。

おまけ

　

これじゃどっから手を付けていいかわからん！　　　　　　　　　　（笑）

分子運動をＣＧで表現する基本概念は【分子運動ＣＧの限界】を、ご覧下さい。

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