전향력
회전하는 곳 위에서 움직이는 물체를 보면, 물체가 저절로 휘어 가는 것처럼 보여요. 이렇게 회전 때문에 나타나는 겉보기 힘을 전향력(코리올리 힘)이라고 해요. 회전 원판에서 원리를 확인하고, 자전하는 지구와 바람에서 어떻게 나타나는지 살펴보세요.
2022 개정 교육과정지구시스템과학 해수의 운동 · 강수 과정과 대기의 운동고급 지구과학 대기와 해양지구과학 실험 대기와 해양 탐구 · 전향 효과
밖에서 본 모습공은 똑바로 날아가요
원판 위에서 본 모습공이 오른쪽으로 휘어 보여요
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이하은T 과학 실험실
회전 방향
출발 방향
기압
반구
마찰
위도에 따른 전향력의 크기
같은 빠르기로 움직일 때, 전향력은 극에서 가장 크고 적도에서 0이에요 (크기 ∝ 2 × 속력 × 지구 자전 각속도 × sin 위도)
북반구: 운동 방향의 오른쪽남반구: 운동 방향의 왼쪽
밖에서 보면
공은 똑바로 날아가요
- 공에 옆으로 미는 힘은 없어요
- 공이 날아가는 동안 원판(과 친구)이 돌아가 버려요
원판 위에서 보면
공이 휘어 보여요
- 시계 반대 방향으로 도는 원판에서는 운동 방향의 오른쪽으로 휘어 보여요
- 시계 방향이면 왼쪽으로 휘어 보여요
- 이렇게 회전 때문에 생기는 겉보기 힘이 전향력이에요
지구는
북극 위에서 보면 시계 반대 방향
- 지구는 서쪽에서 동쪽으로 자전해요
- 북극 위에서 내려다보면 시계 반대 방향 → 북반구는 오른쪽으로 휘어요
- 남극 위에서 보면 시계 방향 → 남반구는 왼쪽으로 휘어요
방향
북반구 오른쪽, 남반구 왼쪽
- 전향력은 운동 방향에 직각으로 작용해요
- 어느 방향으로 움직이든 북반구에서는 오른쪽, 남반구에서는 왼쪽으로 휘어요
크기
위도가 높을수록 커요
- 크기는 sin(위도)에 비례해서 극에서 가장 크고 적도에서는 0이에요
- 속력이 빠를수록 커요
특징
방향만 바꾸는 힘
- 운동 방향에 늘 직각이라 빠르기는 바꾸지 못하고 방향만 바꿔요
- 실제 지구에서는 아주 작은 힘이라 바람이나 해류처럼 오랫동안 먼 거리를 움직일 때 뚜렷해져요
기압 경도력
바람을 일으키는 힘
- 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 작용해요
- 등압선에 직각이고, 등압선 간격이 좁을수록 커요
높은 하늘
지균풍: 등압선과 나란히
- 마찰이 없으면 바람이 전향력 때문에 점점 휘다가 기압 경도력과 전향력이 평형을 이루어요
- 바람이 등압선과 나란하게 불어요 (북반구에서 저기압을 왼쪽에 두고)
지표 부근
등압선을 비스듬히 가로질러요
- 마찰력이 바람을 느리게 하면 전향력도 작아져요
- 그래서 바람이 저압 쪽으로 비스듬히 불어 들어가요
- 북반구 저기압: 시계 반대 방향으로 불어 들어감 · 고기압: 시계 방향으로 불어 나감
생각해 보기
- 밖에서 볼 때와 원판 위에서 볼 때 공이 지나간 길은 각각 어떤 모양인가요? 공에 실제로 옆으로 미는 힘이 작용했을까요?
- 원판이 돌지 않을 때, 빨리 돌 때, 공을 빠르게 던질 때 공이 휘는 정도는 어떻게 달라지나요?
- 회전 방향을 시계 방향으로 바꾸면 공은 어느 쪽으로 휘어 보이나요? 지구의 북반구와 남반구는 각각 어느 쪽에 해당할까요?
- 북반구에서 북쪽, 동쪽, 남쪽, 서쪽으로 출발시켜 보세요. 어느 방향으로 출발하든 휘는 쪽은 같은가요?
- ‘여러 위도에서 한꺼번에’를 눌러 보세요. 휘는 정도가 가장 큰 곳과 휘지 않는 곳은 어디인가요?
- ‘우주에서’ 시점과 ‘지구와 함께’ 시점에서 물체가 지나간 길은 어떻게 다르게 보이나요?
- 북반구 저기압에서 공기는 왜 중심으로 곧장 가지 않고 소용돌이치며 들어갈까요?
- 마찰이 없을 때 바람은 등압선과 어떤 관계로 불게 되나요? 이때 기압 경도력과 전향력은 어떤 관계인가요?
- 남반구로 바꾸면 저기압(태풍)의 회전 방향은 어떻게 달라지나요?