●コリオリの力【コリオリのちから】

回転座標系において運動物体にだけ働く見かけの力 (→慣性力 ) 。 G.コリオリが 1828年に見出した。角速度ωの回転系では，速さ v で動く質量 m の物体に関し，コリオリの力は大きさ 2mωv sin θ で，方向は回転軸と速度ベクトルに垂直である。 θ は回転軸と速度ベクトルのなす角である。なめらかな回転板の上を転がる玉が外から見て直進するならば，板上に乗って見れば回転方向と逆回りに渦巻き運動する。これは板とともに回転する座標系ではコリオリの力が働くためである。地球は自転する回転座標系であるから，時速 250kmで緯度線に沿って西から東へ進む列車には重力の約1/1000の大きさで南へ斜め上向きのコリオリの力が働く。小規模の運動であればコリオリの力は小さいが，長時間にわたり積重なるとその効果が現れる。北半球では，台風の渦が上から見て反時計回りであり，どの大洋でも暖流が黒潮と同じ向きに回るのはコリオリの力の効果である (南半球では逆回り) 。 1815年 J.- B. -L.フーコーはパリにおいて，長い振り子 (→フーコーの振り子 ) の振動面がコリオリの力によって東，南，西，北の順にゆっくり回転することを実験して，地球の自転を実証した。これをフーコーの実験という。南半球では振動面の回転の向きが逆となる。

回転体上を運動する物体に働く慣性の力。回転軸と物体の速度の向きとの両方に垂直に働き、物体の速度の向きを変える。台風の進路が、地球の自転のために曲がるのはこれによる。1828年、フランスの物理学者G＝G＝コリオリが提唱。コリオリ力。転向力。偏向力。

地球の自転により発生する力。風は高気圧から吹き出して低気圧に吹き込む。ただし、地球が自転しているためにコリオリの力が働き、北半球では風は高気圧から時計回りに吹き出し、低気圧に向って反時計回りに吹き込む。また南半球ではこの逆になる。Gaspard Coriolis (1792年生れ)と言うフランスの機械技術者が発見し、数学的にその力を証明した事から、彼の名前をとり「コリオリの力」と呼ばれている。

地球の自転のために、水平方向に運動する物体には、北（南）半球では運動の方向に対して直角右（左）向きに、見かけ上の力が働く。この力をコリオリの力、 または転向力あるいは偏向力という。その大きさFは、緯度をф、速度をV、地球の自転の角速度をωとして、F＝2ωVsinфで与えられる。このVにかかる係数2ωsinфを通常fで表わし、コリオリの因数と呼ぶ。 （永田）

物体の運動を記述する座標系が慣性系(運動の第1法則が成り立つ座標系)でない場合に，見かけの力を作用させて運動法則を成り立たせようとする考え方がある。質量mの質点が一定の角速度ωで原点のまわりに半径rの円運動をしている場合――別な表現をすれば，角速度ωで回転運動を続ける座標系(回転座標系)上で質点が静止している場合――を考えると，加速度は円の中心に向かい，その大きさはω²rとなる。　この回転座標系上でも運動法則が成り立っているとすれば，質点は静止しているのだから中心に向かう力と逆向きの大きさの同じ力が作用し，中心に向かう力を打ち消していると考える必要がある。

回転座標系に見かけのうえで発生する慣性力のこと。たとえば、角速度ωで回転する円板上に、中心から円板の縁に向かって速度vで物体（質量をmとする）を投げると、この物体には進行左側から右側に
　　f＝2mωv
の大きさの力が働く。これは、1828年フランスのコリオリが理論的に導いたので、コリオリの力とよばれる。一般に、回転中心を基準として回転面内の位置ベクトルをrとし、その成分をx、yとすると、コリオリの力fは、回転面に平行で

と書ける。

　したがって、dr/dtとfの内積をつくると

であり、これはゼロになるから、コリオリの力は物体の速度と垂直な方向から働く。コリオリの力はまた回転軸とも垂直になっている。コリオリの力の効果は、広域気象現象、大陸間弾道ミサイルの弾道計算などに重要である。台風が北半球では左巻き、南半球では右巻きになるのも、コリオリの力の影響である。

［大槻義彦］