"Почему в Северном полушарии вода в унитазе течет по часовой стрелке?". "Потому что сила Кориолиса заставляет воду течь вниз и одновременно отклоняться вправо". Это тема, которую иногда можно услышать в повседневной жизни. Но верно ли это утверждение? Что такое "сила Кориолиса"? Эта сила была впервые предложена французским математиком и инженером Гюставом-Адольфом Эженом де Кориолисом. Она означает, что в системе координат, вращающейся вокруг своей оси, движущиеся объекты подвергаются воздействию силы, перпендикулярной направлению их движения, что приводит к отклонению от их траектории. Земля непрерывно вращается, и ее можно рассматривать как вращающуюся систему координат. Кориолис утверждал, что в Северном полушарии движущиеся объекты подвергаются силе, направленной вправо от направления их движения, а в Южном полушарии — влево. Именно поэтому вода в унитазе в Северном полушарии всегда отклоняется вправо.
Так что причиной обратного течения воды в унитазе является сила Кориолиса? Не обязательно. Из-за того, что Земля вращается очень медленно, эффект силы Кориолиса очень незначителен. Давайте сделаем небольшой расчет. Предположим, что скорость потока воды примерно сопоставима со скоростью бега на 110-метровом барьерном забеге Лю Сяо (около 10 м/с), тогда сила Кориолиса действительно приведет к отклонению направления потока воды. Однако, согласно расчетам, даже если диаметр унитаза составляет 1 м, а вода из этого "гигантского" унитаза течет прямо к центру, отклонение, вызванное силой Кориолиса, будет меньше половины миллиметра, и это трудно заметить. Даже если какой-либо эффект и будет иметь место, он легко может быть компенсирован различными помехами, такими как столкновение потоков воды. На самом деле причиной вихря в унитазе является его конструкция. Некоторые унитазы специально спроектированы так, чтобы вода текла по спирали, чтобы лучше смывать грязь. Где бы они ни находились на Земле, они всегда будут создавать вихрь в одном и том же направлении. Что касается обычных сточных труб, если внимательно наблюдать за ними в дождливую погоду, можно увидеть вихри, вращающиеся в двух направлениях.
Хотя скорость вращения Земли невелика, и сила Кориолиса соответственно не очень большая, на крупных масштабах и в течение длительного времени мы все же можем наблюдать ее эффекты. Как говорится в пословице: "Вода капает и скалывает". Реки, текущие тысячи лет, под воздействием силы Кориолиса всегда отклоняются вправо (в Северном полушарии), поэтому правый берег реки всегда подвергается эрозии, а левый берег, где скорость течения воды относительно низкая, часто накапливает песок и гравий. Что касается железнодорожных путей, то ежедневно тысячи тонн поездов, движущихся в одном направлении со скоростью более 100 км/ч, в Северном полушарии всегда изнашивают правую сторону рельсов чуть больше, чем левую. В общем, на крупных масштабах влияние силы Кориолиса очевидно. Посмотрите на спутниковые снимки — все тайфуны в Северном полушарии вращаются по часовой стрелке, и это тоже результат игры силы Кориолиса. Тайфуны — это низкодавлениевые системы, и давление воздуха вблизи центра тайфуна особенно низкое, поэтому ветер дует к центру тайфуна. Под воздействием силы Кориолиса поток воздуха вращается против часовой стрелки (это уже широко известно и считается общепринятым фактом). Когда большое количество воздуха достигает центра тайфуна, ему больше некуда деться, и он поднимается в верхнюю часть тайфуна, где образуется сильная зона конвекции, выдувающая ветер из центра тайфуна. При этом сила Кориолиса по-прежнему постепенно смещает направление потока воздуха вправо, и поэтому облака тайфуна принимают форму вращающегося внешнего кольца. То же самое происходит и в Южном полушарии, только в обратном порядке.