Por que o fluxo de água do autoclismo no hemisfério norte não tem de ser necessariamente no sentido anti-horário?

Este artigo aborda a questão de saber se o fluxo de água do autoclismo no hemisfério norte gira necessariamente no sentido anti-horário, apresenta a definição e o princípio da força de Coriolis (força de rotação), salienta que o efeito da força de Coriolis é fraco a pequena escala e que a direção do redemoinho do autoclismo é principalmente determinada pela sua própria estrutura, e descreve o papel significativo da força de Coriolis em processos de grande escala e longa duração, como a erosão dos rios, o desgaste das vias férreas e a estrutura dos tufões.

Por que o fluxo de água do autoclismo no hemisfério norte não tem de ser necessariamente no sentido anti-horário?

"Por que a água do autoclismo no hemisfério norte flui no sentido anti-horário?" "Porque a força de Coriolis faz com que a água flua para baixo e para o lado direito." Este é um tópico que ouvimos ocasionalmente na vida quotidiana. Mas será que esta afirmação é verdadeira? E o que é esta "força de Coriolis"? Esta "força" foi inicialmente proposta pelo matemático e engenheiro francês Coriolis. Refere-se à força que actua sobre os objectos em movimento num sistema de referência rotativo, fazendo-os desviar da sua trajectória original. A Terra, que gira constantemente, pode ser considerada um sistema de referência rotativo. Coriolis afirmou que, no hemisfério norte, os objectos em movimento são empurrados para o lado direito da direcção do movimento, enquanto no hemisfério sul são empurrados para o lado esquerdo. É por isso que a água no hemisfério norte tende sempre a desviar para a direita.

Então, a razão pela qual a água do autoclismo flui no sentido anti-horário parece ser a força de Coriolis? Não necessariamente. Dado que a rotação da Terra é muito lenta, o efeito da força de Coriolis é bastante insignificante. Podemos fazer uma pequena estimativa. Suponhamos que a velocidade da água é semelhante à de Liu Xiang nos 110 metros de obstáculos (cerca de 10 metros/segundo). Neste caso, a força de Coriolis iria desviar a direcção da água. No entanto, cálculos específicos mostram que, mesmo que o diâmetro da sanita fosse de 1 metro e a água fluísse directamente do seu perímetro para o centro, o desvio causado pela força de Coriolis seria inferior a meio milímetro, sendo difícil de detectar. Mesmo que exista algum efeito, este seria facilmente anulado por várias interferências, como o impacto entre as correntes de água. Na realidade, a razão pela qual a água da sanita cria um redemoinho é principalmente devido à sua própria construção. Algumas sanitas são especialmente concebidas para um fluxo de água em redemoinho, de modo a limpar melhor os resíduos. Independentemente do local onde se encontrem na Terra, estas só produzem redemoinhos na mesma direcção. Para as saídas de esgoto, se observarmos atentamente durante os dias de chuva, veremos redemoinhos nas duas direcções.

Embora a velocidade de rotação da Terra não seja muito elevada, o efeito da força de Coriolis ainda é visível em grandes escalas e ao longo de períodos de tempo prolongados. Como diz o velho ditado, "uma gota de água pode perfurar uma rocha". Os rios que fluem constantemente há milhares de anos, sob a acção da força de Coriolis, desviam-se sempre para a direita (no hemisfério norte), pelo que a margem direita do rio é sempre erodida, enquanto a margem esquerda tem um fluxo de água relativamente mais lento, o que resulta na acumulação de areia e pedras. No que diz respeito aos trilhos de comboio, todos os dias, milhares de toneladas de comboios viajam na mesma direcção a velocidades superiores a 100 km/h. No hemisfério norte, o desgaste dos trilhos do lado direito é sempre um pouco maior do que o do lado esquerdo. Em suma, o efeito da força de Coriolis é evidente em grande escala. Vejamos os mapas meteorológicos por satélite. Todos os tufões no hemisfério norte giram no sentido anti-horário, o que também é uma brincadeira da força de Coriolis. Os tufões são sistemas de baixa pressão e, perto do seu centro, a pressão é particularmente baixa, pelo que o vento sopra para o centro. Sob a acção da força de Coriolis, o fluxo de ar no sentido do centro gira no sentido anti-horário (o que já é amplamente conhecido). Quando grande quantidade de ar chega ao centro do tufão, não tem para onde ir, pelo que sobe para o topo do tufão, formando uma zona de forte dissipação de radiação, que sopra para fora do centro do tufão. Neste caso, a força de Coriolis continua a fazer com que a direcção do fluxo de ar se desvie gradualmente para a direita, pelo que as nuvens no topo do tufão formam uma estrutura que se expande no sentido anti-horário. O mesmo acontece no hemisfério sul.