Co powoduje, że woda w wannie wiruje i dlaczego nie jest to siła Coriolisa?

Nie­wy­klu­czo­ne, że sły­sza­łeś kiedyś cie­ka­wost­kę, wedle której wiry two­rzo­ne przez wodę spły­wa­ją­cą z wanny lub zlewu mają związek z siłą Corio­li­sa. Być może nawet usły­sza­łeś tę opo­wiast­kę w szkole, z ust nauczy­cie­la. Sam dosko­na­le pamię­tam frag­ment pusz­czo­ne­go na lekcji pro­gra­mu podróż­ni­cze­go z Ekwa­do­ru. Miesz­kań­cy okolic równika chętnie demon­stro­wa­li tury­stom, jak przej­ście z półkuli pół­noc­nej na połu­dnio­wą o choćby kilka metrów, rzekomo zmienia kie­ru­nek wiro­wa­nia spusz­cza­nej wody. Jeśli tobie również wci­ska­no coś takiego, to podob­nie do mnie, zosta­łeś per­fid­nie oszukany.

Siła Coriolisa to ściema?

Samo zja­wi­sko fizycz­ne jak naj­bar­dziej ist­nie­je. Efekt Corio­li­sa sprawia, że tor ruchu obiek­tów ulega odchy­le­niu, jeżeli są umiesz­czo­ne w obra­ca­ją­cym się ukła­dzie odnie­sie­nia. Jak wiadomo Ziemia i inne planety mają w zwy­cza­ju wirować wokół własnej osi, więc na ich powierzch­niach rze­czy­wi­ście można zaob­ser­wo­wać dzia­ła­nie tego zja­wi­ska. Odchy­le­nie nastę­pu­je w kie­run­ku zgodnym z ruchem wska­zó­wek zegara na półkuli połu­dnio­wej i prze­ciw­nym na półkuli pół­noc­nej. Wpływa ono choćby na zacho­wa­nie mas powie­trza lub wody. Ogólnie rzecz biorąc.

To w końcu wpływa na wodę, czy nie?

Wpływa na wodę, ale nie­ko­niecz­nie na wodę w twoim zlewie. Chodzi o skalę zja­wi­ska. Ziemia wyko­nu­je maje­sta­tycz­ne obroty, w tempie jednego na 24 godziny – to zbyt wolno, żeby oddzia­ły­wać na zawar­tość rur w twojej toa­le­cie, ale już dosta­tecz­nie żwawo, żeby musieli to uwzględ­niać w swoich bada­niach oce­ano­gra­fo­wie, mete­oro­lo­dzy, geo­lo­dzy czy fizycy atmos­fe­ry. Siła Corio­li­sa daje o sobie znać na pozio­mie wiel­ko­ska­lo­wym, kształ­tu­jąc dyna­mi­kę struk­tur o roz­mia­rach setek, czy nawet tysięcy kilo­me­trów: jak prądy morskie, cyklony lub pasaty. Rzecz jasna, to nie jedyny czynnik, ale gdyby nasza planeta nagle się zatrzy­ma­ła, atmos­fe­ra oraz oceany stałyby się znacz­nie spokojniejsze. 

W małej skali, nawet jeżeli siła Corio­li­sa bywa obecna, to pozo­sta­je bardzo, bardzo deli­kat­na. Tak bardzo, że i tak nie zauwa­żysz jej gołym okiem w swojej łazience.

To, jak mocno efekt Corio­li­sa inge­ru­je w dany system można wyli­czyć ze wzoru pozo­sta­wio­ne­go przez szwedz­kie­go mete­oro­lo­ga Carla-Gustafa Ross­by­’e­go. Uwzględ­nia on pręd­kość liniową płynu, sze­ro­kość geo­gra­ficz­ną (im bliżej równika tym mniej­sza siła Corio­li­sa) oraz wiel­kość układu. Ogólnie, im mniej­szy wynik tego rów­na­nia (tzw. liczba Ross­bie­go), tym większe zna­cze­nie efektu Corio­li­sa. Dla uzmy­sło­wie­nia o czym mówimy: podczas gdy dla hura­ga­nu Katrina para­metr ten wahał się między jedynką a czwórką; dla wody spły­wa­ją­cej do war­szaw­skich odpły­wów liczba Ross­bie­go wynosi ponad… 10 tysięcy. Siła Corio­li­sa miała zatem spory udział w pod­krę­ca­niu wiatrów, które spu­sto­szy­ły Florydę w 2005 roku, ale przy opróż­nia­niu wanny można ją kom­plet­nie pominąć.

Okej, ale co z Ekwadorczykami demonstrującymi zmianę kierunku wirowania wody przy przekraczaniu równika?

To szwin­del wyko­rzy­sty­wa­ny w celu przy­cią­gnię­cia tury­stów. Woda zni­ka­ją­ca w odpły­wie może tworzyć wir z różnych przy­czyn: przez poru­sze­nie zbior­ni­ka, jego kształt, prze­chy­le­nie, ruch wody, umiej­sco­wie­nie otworu, sposób wyjęcia zatycz­ki, a nawet różnice tem­pe­ra­tur. Przez odpo­wied­nią mani­pu­la­cję warun­ka­mi możemy więc łatwo zmusić ucie­ka­ją­cą ciecz do ufor­mo­wa­nia takiego wiru, jaki chcemy, bez względu na to, na której półkuli przebywamy. 

Dostrze­że­nie efektu Corio­li­sa przy spusz­cza­niu cieczy, nie jest cał­ko­wi­cie nie­moż­li­we, ale wyma­ga­ło­by o wiele więcej zachodu oraz iście labo­ra­to­ryj­nych warun­ków. Jeżeli posta­rasz się o napraw­dę syme­trycz­ną, per­fek­cyj­nie wypo­zio­mo­wa­ną umy­wal­kę, wypo­sa­żo­ną w mały odpływ umiej­sco­wio­ny dokład­nie pośrod­ku zbior­ni­ka, posta­wisz ją w moż­li­wie her­me­tycz­nym pomiesz­cze­niu i bardzo deli­kat­nie usu­niesz korek – być może ujrzysz deli­kat­ny zarys wiru zwią­za­ne­go z siłą Corio­li­sa. Być może, bo i tak nie będziesz pewny, czy czegoś nie schrzaniłeś.

A TAK W OGÓLE TO… Ziemia to bardzo fleg­ma­tycz­na planeta w porów­na­niu z Jowi­szem, który pomimo ogrom­nych gaba­ry­tów, wyko­nu­je obrót wokół własnej osi w mniej niż 10 godzin. Oczy­wi­ście prze­kła­da się to na znacz­nie inten­syw­niej­szy efekt Corio­li­sa, pod­trzy­mu­ją­cy tam stałe i potężne wiatry. To właśnie dzięki nim powierzch­nia gazo­we­go olbrzy­ma pozo­sta­je ozdo­bio­na cha­rak­te­ry­stycz­nym wzorem w brązowo-beżowe paski.