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ちゅうしん整体院


院長日記

台風や排水溝の渦巻きの向きはどちら向きだかご存知ですか?

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こんにちは!東大工学部出身・ちゅうしん整体院 院長の村山です。前回の内容「カタツムリの殻の向き」に続き、渦巻きシリーズ第二弾について取り上げてみます。

それはズバリ!台風や排水溝の渦巻きです( *´艸`)

下の写真いずれも、左巻きに渦を巻いてますよね。これは偶然ではないのです。
taiphoon_R.jpg  mizunouzu_R.jpg

台風や排水溝の渦巻きの向きは決まっているって知っていますか?

台風は大気(気体)が渦を巻いています。排水溝では水(液体)が渦を巻いています。

台風ならば、中心の低い気圧へと気体が引き寄せられていきます。このとき、気体の進行方向がねじ曲がります。だから渦を巻くのです。まっすぐに流れ込むのであれば、渦はできません。
排水溝に流れ込む液体も同様です。まっすぐに流れ込まないのです。

実は、左に渦が巻いているのは、気体や液体が進行方向に対して、必ず右にねじ曲がっていってしまうからなのです。それが中心に引き寄せられるために、左巻きに回り込むようにして中心に引きずりこまれていくというわけなのです。

え?右に逃げていくのに、左に渦をまくの?それって矛盾してない?と思われるかもしれません。でもそれでいいのです。中心に向かってくる気体が右にねじ曲がると、中心より右に反れていってしまいます。ところが、反れて行きながらも中心に引力を受け続けています。そうすると、中心に対して右にそれてから、左にひきつけられていくので、結果、中心に対して右側から、中心に向かって左向きに引き寄せられていくことになるのです。
だから、左巻きになります・・・って、言葉だけで説明すると、むちゃくちゃ冗長になりますね(笑)
こりゃ、わざわざ説明しない人が多いわけだな。自分の頭で考えて納得してくださいっていう、そっけない説明が正直多いです。でも、今の数行の説明を注意深くなぞりながら、頭の中で気体の進行方向を考えてもらうと、わかってもらえるんじゃないかな・・・。

実は左まきになるのは、私たちが北半球にいるから!ということは、南半球なら・・・?

そう!南半球では逆に右巻に渦をまくのです!!ま、このように前振りをされたら、そりゃ逆だって思いますよね。でも、理由は?あてずっぽうで当たっても意味がないですからね(笑)

そもそも、左巻きになる理由は、気体や液体が進行方向に対して右にねじ曲がってしまうからということでした。これは北半球の場合で、南半球では逆に左にねじ曲がります。

この、「進行方向に対して捻じ曲げる力」コリオリの力といいます。

コリオリの力は、遠心力と同じで「慣性力」の一種です。慣性力というのは、「車は急には止まれない」というように、一度動き出してしまうと、そのまま動き続けようとすることが、結果的に力が働いているように見えてしまうという見かけ上の力のことですね。

たとえば、皆さんよくご存じのバケツをぐるぐる回して、思いっきり回し続ければ、中の水はこぼれずに、バケツの底にぴったりと張り付いた状態になるという現象。これは遠心力ですよね。




それから、バスや電車が急停車したら、乗車している人たちは、進行方向に向かって引っ張られて態勢を崩す。これもまた、「慣性力」のなせる業です。
densha_R.jpg

では、コリオリの力とはどういうものなのでしょうか?それは、大気の動きのように、地球上を非常に長い距離で移動すると、気体だろうが液体だろうが固体だろうが、あらゆる物体が、本人はまっすぐに進もうとしているのに、からなず進行方向に対して右向きに受けてしまう力なのです。この力があるために、あらゆる物体は地球上で移動すると、必ず右に曲がって進んでしまいます。(北半球の場合は右。南半球の場合は左です。)

コリオリの力とは何か?

地球が自転している様子を考えてみましょう。赤道付近が、自転による回転運動の直径が最も長く、そのため自転による地表の移動速度も速いです。そこから、北緯10度、20度・・・と、北極へ近づいていけばいくほど、回転半径が短くなるため、自転による地表の移動速度は遅くなっていきます。

さて、地表との摩擦で、大気も地表と一緒に回転しています。赤道付近の大気は速く、北に行くほど大気は遅く回転しています。回転の向きは、地球の回転軸を北極の真上から見たとき、左回り(反時計回り)です。いいかえると、地球を北が上、南が下になるように、横から見ると、地表と大気は左から右に向かって回転しています。

だから、赤道から真北に向かって、大気がまっすぐに移動したとしても、赤道付近にいた大気は速いスピードで左から右に行く慣性力をもちながら北上します。これに対して、行先となる北の地表は、その大気よりも遅いスピードで左から右に移動しています。ということは、相対的に見て、行先の地表よりも、赤道から北上する大気のほうが、より速いスピードで右にずれながら北上するため、結果的に大気の移動経路は、まっすぐではなく右に曲がっていくように見えてしまうのです。

実は、逆に北極から赤道に向かって、南に大気が移動するときは、まったく逆の理屈で、大気よりも地表の方が速く、左から右に移動してしまうため、相対的に大気は右に行くスピードが遅く、結果的に左に曲がるように見えるのですが、ここでの「左」というのは北を上、南を下にして地球を横から見たときに「左」であるため、大気の進行方向(南)に対しての向きで言い換えると右に曲がっていくことになるのです。

このように考えると、大気は北に移動しても、南に移動しても、必ず進行方向に対して右に曲がってしまうことがわかります。斜めでも同様です。唯一まがらないのは、大気が真西か真東に移動するときだけです。

以上は、北半球の場合で、結論は進行方向に対して右に曲がってしまうということでしたが、南半球の場合はその逆で左に曲がります。

また、これは地表と一緒になって自転している地球上の物体であれば、すべてに適用されます。だから、人間でも車でも、水の流れでもすべて同じです。ただし、よほど長距離を、しかも高速で移動しないと、目に見えるほどは曲がらないので、普段の生活ではまったく気にならないのです。

これを目に見える形で実験装置にしてくれているのがフーコーの振り子です。北半球では、振り子の運動が、常に右へ右へと曲がるので、振り子の振動面が右回りに回転していくのです。「フーコーの振り子が回転する様子のCG」

まとめ

いかがでしたか?地球の自転によって生じる慣性力は、地球上の物体の移動が、北半球では右に曲がり、南半球では左に曲がってしまうようい働きます。

台風や排水溝の渦では、右に逃げていく大気や水を中心に巻き込む力で左に曲げて、中心に吸い込んでいくため、結果的には逆に左向きに曲がっていくような渦巻きになるのですね。それが、北半球の場合で、南半球ではその逆になります。

2017年05月23日 更新

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