Missförstånd om Corioliskraften

Många av de förklaringar av corioliseffekten man möter i läroböcker är felaktiga eller vilseledande. Det finns också en vanligt förekommande matematisk härledning som är felaktig. Här slår vi hål på myterna.

Felaktig förklaring 1

Avböjningen sägs bero på att luft som rör sig från en latitud till en annan "tar med sig" rotationshastigheten från det område det lämnar. Rör sig luften söderut på norra halvklotet kommer den in över områden som snurrar fortare.

Luften sackar då efter, vilket för en iakttagare på jorden verkar som om luften rör sig mot väster. Omvänt om luften rör sig mot norr kommer den in över områden på jordklotet som roterar långsammare. Detta upplevs lokalt som att luften blåser mot öster.

Varför är det fel?

Detta är kanske den kanske vanligaste felaktiga förklaringen. Den går tillbaka på en teori som framlades 1735 av den brittiske vetenskaps-mannen George Hadley. På den tiden var det ett stort framsteg att någon insåg jordrotationens betydelse för strömningen i haven och i atmosfären. Men Hadleys förklaring lider av flera brister:

- Den utgår från principen om bevarandet av hastighet när den relevanta principen är bevarandet av impulsmomentet

- Den ger ett 50% för litet värde på corioliskraften

- Den ger intrycket att bara nord-sydrörelser avlänkas, när det också lika väl gäller för väst-öströrelser

Felaktig förklaring 2

En person som går omkring på en moturs (medurs) snurrande karusell märker hur han ständigt knuffas till höger (vänster). Detta sägs bero på corioliskraften.

Andra varianter har barn som sittande på var sin sida om karusellens axel kastar bollar till varandra. Bollarna missar konstant sina avsedda mål och detta förklaras med corioliseffekten.

Varför är det fel?

För de flesta karuseller och vid realistiska rotationer dominerar centrifug-alkraften kraftigt över corioliskraften. Om en karusell roterar med ett varv på två sekunder kommer en person som går omkring med 1 m/s på en meters avstånd från rotationscentrum att påverkas av en corioliskraft på drygt 6 m/sek² medan centrifugalkraften uppgår till 10 m/s².

Beroende på i vilken riktning han går påverkas han alltså av en total centrifugaleffekt som varierar mellan 4 m/sek² och 16 m/sek². Personen måste befinna sig högst 0.6 meter från rotationscentrum om coriolis-kraften skall vara större än centrifugalkraften.

På karusellen saknas dessutom en kraft som balanserar centrifugal-kraften. En boll som rullas på en karusell försvinner därför utåt i en spiral. Vore corioliskraften den enda verkande kraften skulle bollens bana beskriva en mindre cirkel och komma tillbaka till utgångspunkten.

Detta kan åstadkommas om man gör karusellen lite konkav, det vill säga något urgröpt. Då skapar man en balans mellan centrifugalkraftens och tyngdkraftens horisontella komponenter.

Felaktig förklaring 3

Många framställningar av corioliskraften tar de båda ovanstående förklaringarna till utgångspunkt för en matematisk härledning vilket ger rätt resultat. Så hur kan de då vara fel?

Varför är det fel?

De två felaktiga grundantagandena tar ut varandra. Denna härledning av corioliskraften presenterades 1848 av den franske matematikern Francois Bertrand inför vetenskapsakademin i Paris. Den är fortfarande mycket spridd i världen som ett "förenklat" alternativ till de korrekta, men något abstrakta härledningar, som till exempel de som använder vektoralgebra.

Felaktig förklaring 4

Ett flygplan som lyfter från till exempel Aten (35° N) på kurs österut, följer den rutt som är kortast möjlig, vilket innebär längs en storcirkel. Som man lätt kan förvissa sig om framför en jordglob kommer denna rutt att vika av söderut, det vill säga till höger om den ursprungliga banan. Detta sägs vara en följd av corioliseffekten.

Varför är det fel?

Rörelser kan avvika åt höger utan att corioliskraften är inblandad. Hade planet lyft med kurs västerut och följt en storcirkel hade det också vikit av söderut, men åt vänster från den ursprungliga banan.

Flygplan söker alltid flyga längs storcirklar. Ett plan som lyfte från Aten med destination New Dehli kommer till en början att flyga rakt österut men snart avvika åt söder, det vill säga till höger. Detta har inget med corioliseffekten att göra. Samma plan på väg till Sydamerika skulle vika av åt vänster.

Felaktig förklaring 5

Vattnet som i en spiral rinner ut ur ett handfat är en manifestation av corioliseffekten. En tysk ubåtskapten som under första världskriget tillfångatogs av de allierade och stängdes in i en hytt utan fönster, kunde se att fartyget passerade ekvatorn genom att iakttaga hur vattnet ändrade riktning när han tömde handfatet.

Varför är det fel?

Detta är en gammal vandringslegend. Den tillfångatagne tysken skulle ha varit tvungen att ha ett mycket stort handfat, kanske 20-30 m i radie, med ett litet hål i mitten för att ge vattnet tillräckligt lång tid att strömma från kanterna mot mitten, och ge corioliseffekten tid att verka.

Felaktig förklaring 6

En foucaultpendel är en pendel som hänger i en lång lina och vars svängninsplan vrider sig långsamt moturs. Perioden för ett varv är 23 timmar och 56 minuter dividerat med sinus för latituden. På svenska latituder innebär detta mellan 27 och 32 timmar. Vid ekvatorn sker ingen vridning alls.

Det är helt korrekt att förklara denna rotation med corioliseffekten, men i en del läroböcker sägs det att vridningen beror på att svängningsplanet förhåller sig konstant relativt de avlägsna fixstjärnorna medan jorden vrider sig under pendeln.

Varför är det fel?

Vore det så skulle peioden alltid vara 23 timmar och 56 minuter oberoende av latituden. Dessutom skulle pendeln vid ekvatorn efter sex timmar svänga sidledes, efter 12 timmar upp och ner. I verkligheten vrider sig pendelns svängningsplan sakta motsols relativt stjärnorna.