Strona głównaPytania → Czy ruch obrotowy Ziemi ma...

Czy ruch obrotowy Ziemi ma wpływ na atmosferę i ruch balonów?

Pytanie

Pyta Radosław

Ziemia obraca się wokół własnej osi. Na równiku prędkość liniowa wywołana obrotem Ziemi wynosi około 1667 km/h; zmniejsza się ona w miarę oddalania się od równika i na biegunach wynosi 0 km/godz. Jeżeli wyłączymy siłę grawitacji i wzniesiemy się w górę balonem, to dlaczego ziemia nie przesuwa się pod zawieszonym w powietrzu balonem? Wystarczyłoby „poczekać” w powietrzu godzinę nad równikiem i wylądowalibyśmy 1667 km dalej!

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

Obserwacja, że prędkość liniowa (w kierunku równoleżnikowym) na równiku jest duża, a na biegunie zerowa jest prawdziwa. Jednak dotyczy to nie tylko stałej planety, ale wody w oceanach i powietrza. Atmosfera jest bardzo płytka w stosunku do promienia planety (po wzniesieniu na 10 km, kiedy 3/4 masy atmosfery mamy pod sobą, pokonujemy 0,0016 promienia planety), a na granicy atmosfery i kosmosu nie ma niczego, co by ten ruch obrotowy hamowało. Mieszanie w pionie, związane z przekazem masy i pędu,  doprowadziło do tego że i atmosfera i hydrosfera wirują w bardzo dobrym przybliżeniu jak cala planeta.  Odstępstwa od tego wirowego ruchu poziomego (równoległego do powierzchni planety) odczuwamy jako wiatr. Tak więc wznoszący się w górę balon, którego wypór równoważy (nieznacznie przewyższa) ciężar (ale nie „wyłącza grawitacji”) porusza się po równoleżniku tak jak powietrze pod nim, i w praktyce, z dokładnością do wiatru, pozostaje nad punktem startu.

Tu mógłbym zakończyć odpowiedź, ale w pytaniu kryje się coś jeszcze. Gdy z jakiegoś powodu balon znad równika przesunąłby się wzdłuż południka w kierunku któregoś z biegunów, to okazałoby się ze porusza się w kierunku równoleżnikowym SZYBCIEJ niż powierzchnia planety pod nim! Co ciekawe, podobne zjawisko obserwujemy na naszej planecie. Konwekcja nad równikiem wynosi w górę wielkie masy powietrza, które rozpływają się w kierunku biegunów! Tzw. prądy strumieniowe, wiejące z zachodu na wschód (w kierunku obrotu Ziemi), bardzo silne (o prędkościach do 300 km/h) wiatry to właśnie efekty tego mechanizmu – zachowania momentu pędu.