coriolisakselerasjonen

Allerede i 1651, det vil si 36 år før Newtons Principia kom ut, beskrev to italienske fysikere, G. B. Riccioli og F. M. Grimaldi, coriolisavbøyningen av banen til legemer som beveger seg i et roterende referansesystem [1]. De skrev at hvis en kule avfyres i retning mot en av Jordas poler vil Jordas døgnlige bevegelse gjøre at kula svinger til siden (det vil si kulas bane avbøyes), for på breddegrader nærmere polene beveger jordoverflaten seg langsommere, mens nærmere ekvator beveger jordoverflaten seg raskere.

Dette ble tatt opp igjen av briten G. Hadley i 1735. Den svenske meteorologen Anders O. Persson har imidlertid påpekt at deres argumentasjon bare leder til halvparten av den korrekte verdien av coriolisakselerasjonen [2]. Hadleys resonnement ble gjentatt i 1776 av P. L. Laplace som likevel utledet det korrekte uttrykket for coriolisakselerasjonen. Men G. G. Coriolis (1835) var den første som utledet uttrykket for coriolisakselerasjonen basert på en korrekt argumentasjon.

I lang tid ble coriolisakselerasjonen betraktet kun i sammenheng med mekaniske problemer. Amerikaneren W. Ferrel den første som undersøkte betydningen av coriolisakselerasjonen for bevegelser av væsker og gasser ved jordoverflaten. Hans beskrivelse refererer til jordas medbevegende, roterende referansesystem. I en artikkel publisert i Astronomical Journal i 1856 skrev Ferrel at atmosfærens bevegelser styres av fire mekanismer: 1. variasjoner av tetthetsfordelingen på grunn av ulik oppvarming ulike steder, for eksempel over land og sjø, 2. strømmer av luft fra områder med høyt trykk til områder med lavt trykk, 3. sentrifugalakselerasjonen og 4. coriolisakselerasjonen på grunn av jordrotasjonen. Ferrel skrev videre at hvis et legeme beveger seg i en hvilken som helst retning ved jordoverflaten, påvirkes det av en kraft som skyldes jordrotasjonen og som avbøyer bevegelsen mot høyre på den nordlige halvkulen og mot venstre på den sørlige.

Ferrel identifiserte også treghetssirkelen, det vil si sirkelbanen som et legeme følger når det bare er påvirket av corioliskraften. I 1858 presenterte Ferrel en detaljert matematisk analyse av coriolisakselerasjonens betydning for atmosfærens bevegelser og viste at coriolisakselerasjonen begrenser utvekslingen av luft mellom lavere og høyere breddegrader. Oppvarming av luft nær ekvator får luften til å stige, og det vil da bli en strøm sørover fra områder med kaldere luft ved høyere breddegrader. Denne luftstrømmen avbøyes mot vest og deretter videre mot nord. På den måten hindres transport av luft mot ekvator.

Utover i 1860-årene ble Ferrels resultater lagt merke til i Europa. Teorien for atmosfærens bevegelse på en roterende jord ble utarbeidet i større detalj, og det ble blant annet gjort klart at breddeavhengigheten til coriolisakselerasjonen gjør at en partikkel under påvirkning bare av corioliskraften ikke følger en lukket sirkel, men følger en sirkelliknende bane der radien øker langsomt langs banen.

Coriolisakselerasjonen har avgjørende betydning i sammenheng med dannelsen av sykloner. Dersom jorda ikke hadde rotert slik at det ikke hadde vært noen coriolisakselerasjon, ville et lavtrykk raskt bli fylt igjen. Men coriolisakselerasjonen avbøyer luftas bevegelse slik at det dannes en rotasjonsbevegelse. På denne måten oppstår virvler i atmosfæren for eksempel ved lavtrykk eller sykloner over Norskehavet.

• coriolisparameteren
• corioliskraften

1. C. M. Graney, Coriolis effect, two centuries before Coriolis. Physics Today 64, nr. 8, s. 8-9 (2011).
2. A. O. Persson, The Coriolis Effect: Four centuries of conflict between common sense and mathematics, Part I: A history to 1885. History of Meteorology 2, 1 – 24 (2005).