Coriolis etkisinin ilgi çekici olması, onun şehir efsanelerinde ve popüler kültürde sıkça yer bulmasına neden olmuştur. Televizyon programlarından video oyunlarına kadar pek çok alanda bu etkiye atıf yapılır.
Ekvator’a yakın bölgelerde turistlere sık sık ilginç bir gösteri sunulur. İlk bakışta basit görünen bu deney, aslında doğanın gizemli bir davranışını ortaya koyduğu izlenimini verir. Bir sunucu, biri Kuzey Yarımküre’de, biri Güney Yarımküre’de ve biri tam ekvator üzerinde olmak üzere üç kova su yerleştirir ve suyun boşalmasını sağlar.
Su boşalırken dikkat çekici bir durum gözlemlenir. Kuzey Yarımküre ’deki kovadaki su bir yönde döner. Güney Yarımküre ’deki su ters yönde döner ve ekvatordaki su ise hiç dönmez. Gösteriyi yapan kişi, bu ilginç durumun fizik yasalarıyla açıklandığını ve bunun Coriolis etkisinin bir örneği olduğunu iddia eder.
Coriolis etkisi, Dünya’nın dönmesinin bir kuvvet ortaya çıkardığı fikrine dayanır. Bu kuvvete Coriolis kuvveti denir ve Dünya üzerindeki gözlemcilere, hareket eden cisimlerin yön değiştiriyormuş gibi görünmesine neden olur. Bu kuvvet, cisimlerin ekvatorun kuzeyinde ve güneyinde farklı yönlere sapmasına yol açar. Etki kutuplara yaklaştıkça güçlenir, ekvatorda ise en zayıflar.
Coriolis etkisini gözlemlemek için kasırgaların uydu görüntülerine ihtiyacınız yoktur. Bunun yerine, siz ve birkaç arkadaşınız dönen bir atlıkarıncaya oturup aranızda top atarak bu etkiyi gözlemleyebilirsiniz.
Atlıkarınca dönmüyorken topu ileri geri atmak oldukça kolaydır. Ancak atlıkarınca dönmeye başladığında durum değişir. Topu normal bir kuvvetle attığınızda, tam karşıdaki arkadaşınıza ulaşmaz. Bunun yerine top sanki sağa doğru sapıyormuş gibi görünür. Aslında top düz bir çizgide ilerler. Bunu, atlıkarıncanın dışında duran bir kişi rahatlıkla fark edebilir. Siz ve arkadaşlarınız ise dönerken topun doğrultusundan uzaklaşırsınız.
Coriolis etkisinin arkasındaki matematik nedir?
Coriolis etkisi, kasırgalar gibi bazı doğal olayların davranışını gerçekten etkiler. Meteorologlar ve fiziksel okyanus bilimciler bu tür olayları incelerken bu etkiyi dikkate alır. Ancak günlük hayatta, örneğin bir mutfak lavabosunda, Dünya’nın dönmesinin suyun hareketi üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur. Bunun nedenini matematikle açıklamak mümkündür.
Jeofizikçiler, akışkanların davranışını açıklamak için Navier–Stokes denklemleri olarak bilinen bazı matematiksel denklemleri kullanır. Bu denklemler kabaca, bir akışkanın hızındaki değişimi, yani nasıl hareket ettiğini, ona etki eden kuvvetlerle ilişkilendirir.
Ancak bu denklemleri yazabiliyor olmak, onları çözebildiğimiz anlamına gelmez. Aksine, bu denklemler o kadar zordur ki, genel bir çözümünü bulabilirseniz Millennium Ödülü’nü ve 1 milyon doları kazanırsınız.
Navier–Stokes denklemlerinin tam bir çözümü bilinmese de, meteorologlar ve fiziksel okyanus bilimciler yine de işe yarar kısmi çözümler elde eder. Bunun bir yolu, denklemlerdeki farklı terimleri karşılaştırarak hangilerinin daha önemli olduğunu belirlemektir. Bu tür karşılaştırmalar genellikle oranlar şeklinde ifade edilmektedir. Herhangi bir fiziksel birime sahip olmadıkları için bunlara “boyutsuz sayılar” denir.
r.
Coriolis etkisi bağlamında en önemli boyutsuz sayılardan biri Rossby sayısıdır. Adını 20. yüzyılın başlarında yaşamış meteorolog Carl-Gustav Rossby’den alır. Rossby sayısı, bir akışkanın hareketi ile Dünya’nın dönme hızı arasındaki ilişkiyi karşılaştırır. Bunu yaparken sistemin büyüklüğünü ve hareket hızını da dikkate alır.
Rossby sayısının küçük olması, Coriolis kuvvetinin sistem üzerinde güçlü bir etkisi olduğunu gösterir. Büyük olması ise bu etkinin ihmal edilir düzeyde olduğu anlamına gelir. Örneğin bir kasırga için Rossby sayısı yaklaşık 1 mertebesindedir.
Bu da akışkanın dinamiği ile Dünya’nın dönüşünün benzer derecede etkili olduğunu gösterir. Bu nedenle kasırgalar Güney Yarımküre’de saat yönünde, Kuzey Yarımküre’de ise saat yönünün tersine döner.
Sonuç Olarak
Kasırgalar için geçerli olan matematik, aslında banyonuzdaki lavaboda akan su için de geçerlidir. Ancak burada sistem çok daha küçüktür. Bu nedenle Rossby sayısı 1’den çok daha büyüktür. Bu yüzden lavaboda suyun belirli bir yönde dönerek akması Coriolis etkisinden kaynaklanmaz. Aynı mantık, ekvator çevresindeki bu gösteriler için de geçerlidir.
Bir videoda Kuzey Yarımküre’deki su saat yönünün tersine dönerken, başka bir videoda saat yönünde dönebilir. Eğer bu hareket Coriolis etkisinden kaynaklansaydı, her iki durumda da sonuç aynı olurdu.
Kaynaklar ve İleri okumalar için: Does the direction water rotates down the drain depend on which hemisphere you’re in? Debunking the Coriolis effect in your sink. Yayınlanma tarihi: 10 Temmuz 2023; Bağlantı https://doi.org/10.64628/AAO.6nshrmems
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
