frame|десно|Во инерцијалниот појдовен систем (горен дел од сликата), црната топка се движи во права линија. Но, за набљудувачот црвената точка којашто стои на подвижниот вртежен/неинерцијален појдовен систем (долен дел од сликата) го гледа предметот како следи закривен пат под дејство на Кориолисовата сила и центрифугалната сила присутни во овој систем.

Кориолисова сила (или Кориолисов ефект) — закривување на предметите во движење кога тие се разгледуваат во вртежен појдовен систем. Во појдовен систем со вртење во насока на стрелките на часовникот, закривеноста е на лево од движењето на предметот, додека пак вртењето во насоката спротивна на насоката на стрелките на часовникот, закривеноста ќе биде кон десно. Иако препознаена од останатите, математичкиот израз за Кориолисовата сила се појавува првпат во научна статија во 1835 година напишана од францускиот научник Гаспар-Гистав Кориолис, како дел од теоријата за воденичарски тркала. Во почетоците на век, поимот Кориолисова сила почнал да се употребува во поврзаност со метеорологијата.

Њутновите закони за движењето го опишуваат движењето на предметите во (незабрзувачки) инерцијални системи. Кога Њутновите закони се пренесени во истовремен вртежен појдовен систем, се појавуваат Кориолисовата и центрифугалната сила. Двете сили се пропорционални во однос на масата на предметот. Кориолисовата сила е пропорционална на стапката на вртење, а центрифугалната сила е пропорционална на квадратот на тоа движење. Кориолисовата сила дејствува во насока нормална на оската на вртење и брзината на телото во вртежен систем и е пропорционална на брзината на предметот во вртежен систем. Центрифугалната сила дејствува нанадвор во радијална насока и е пропорционална на растојанието на телото од оската на вртежниот систем. Овие дополнителни сили се наречени инерцијални сили, замислени сили или „псевдосили“. Нив ги дозволуваат Њутновите закони за вртежни системи. Тие се чинителите на исправка кои не постојат при незабрзувачки или инерцијални појдовни системи.

Секако, најчесто наведуван вртежен појдовен систем е Земјата. Кориолисовиот ефект е предизвикан од вртењето на Земјата и инерцијата на масата која е под дејството на ефектот. Бидејќи Земјата завршува едно свртување на ден, Кориолисовата силе е многу мала, и ефектите се општо забележливи за движењата кои се случуваат на поголеми растојанија и при долгорочни временски периоди, како што се движењата на воздухот во атмосферата и водата во океаните. Овие движења се попречени од површината на Земјата, па затоа само се користи хоризонталната компонента на Кориолисовата сила. Оваа сила предизвикува предметите кои се движат на површината на Земјата да се движат по закривени во насока на движењето на стрелките на часовникот (во однос на насоката на движењето) во северната полутопка и во насока спротивна на часовникот во јужната полутопка. Наместо да се движат ветриштата и струењата линиски од области со висок притисок кон области со низок притисок, како што би бил случајот во невртежен систем, ветриштата и струењата се движат кон десно на северната страна од екваторот и на лево од јужната страна на екваторот. Овој ефект е одговорен за вртењето на големите циклони (видете Кориолисовиот ефект во метеорологијата).

Историја

Италијанските научници Џовани Батиста Ричоли и неговиот помошник Франческо Марија Грималди го опишале ефектот во поврзаност со артилеријата 1651 година Almagestum Novum, пишувајќи дека вртењето на Земјата би требало да предизвика ѓулето испукано од север да закриви со насоката кон исток. Истиот ефект бил опишан и во плимните равенки од страна на Пјер-Симон Лаплас во 1778 година.

Гаспар-Гистав Кориолис го објавил својот труд во 1835 година за енергетскиот придонес на машините со вртежни делови, како што се воденичарските тркала. Во овој труд се разгледуваа дополнителните сили кои се присутни во вртежен појдовен систем. Кориолис ги поделил овие дополнителни сили во две категории. Втората категорија содржела сила која потекнува од накрсниот производ на аголната брзина на координатниот систем и проекцијата на брзината на предметот во рамнина нормална на оската на вртење. Кориолис ја означил оваа сила како „компактна центрифугална сила“ поради сличноста со центрифугалната сила која веќе била присутна во првата категорија.Dugas, René and J. R. Maddox (1988). A History of Mechanics. Courier Dover Publications: p. 374. ISBN 0-486-65632-2 Ефектот бил познат на почетокот на век како „забрзување на Кориолис“, а од 1920 како „Кориолисова сила“.

Во 1856 година, Вилјам Ферел го предложил постоењето на циркулациона ќелија во средните височини на атмосферата каде воздухот под дејство на Кориолисовата сила создава преовладувачки западни ветришта. Посетено на 1 January 2009.

Познавањето на кинематиката како точно вртењето на Земјата влијае на протокот на воздухот било делумно разбран. Подоцна при крајот на век, било согледано огромното ниво на кое заемодејствуваат градиентот на силата на притисокот и силата на закривување која предизвикува воздушните маси да се движат 'по' изобари.

Равенка

Користејќи векторски поими: при одредено вртење на набљудувачот, големината на Кориолисовото забрзување на предметот е пропорционално на брзината на предметот и со синусот од аголот помеѓу насоката на движење на предметот и оската на вртење.

Векторската формула за големината и насоката на Кориолисовото забрзување е :

каде (горе и подолу) е забрзувањето на честичката во вртежниот систем, е брзината на честичката во вртежниот систем и Ω е аголната брзина, вектор кој има големина еднаква на чекорот на вртење ω и е насочен долж оската на вртење на вртежниот појдовен систем и × го претставува операторот накрсен производ.

Равенката може да се помножи со масата на предметот и да се добие Кориолисовата сила:

.

Погледај замислена сила за тоа како се изведува равенката.

Кориолисовиот ефект е појавата која се должи на Кориолисовото забрзување. Равенката тврди дека Кориолисовото забрзување е нормално и на насоката на брзината на масата која се движи и на оската на вртење на системот. Па важат следниве тврдења:

Ако брзината е паралелна на вртежната оска, Кориолисовото забрзување е нула. Ако брзината е насочена право навнатре кон оската, забрзувањето е во насоката на правецот на вртење. Ако брзината е насочена право нанадвор кон оската, забрзувањето е спротивно на насоката на вртењето. Ако брзината е насочена кон насоката на вртењето, забрзувањето е насочено нанадвор од оската. Ако брзината е спротивна на насоката на вртењето, забрзувањето е насочено навнатре кон оската.

Векторскиот накрсен производ може да се пресмета како детерминанта на матрица:

каде векторите i, j, k се единечни вектори во насоките x, y и z.

Причини

Кориолисовиот ефект се случува само кога се користи вртежен појдовен систем. Во вртежниот систем ефектот се однесува како вистинска сила (може да се каже, предизвикува забрзување и предизвикува вистински последици). Но, Кориолисовата сила е последица на инерцијата, и не е карактеристична за кое и да било тело, како што е случајот со електромагнетните и јадрените сили. Од аналитичка гледна точка, за да се искористи Њутновиот втор закон во вртежен систем, потребно е математички да се воведе и Кориолисовата сила, но истата отсуствува во незабрзувачки инерцијални појдовни системи. На пример, замислете си две деца на спротивните страни на рингишпил, кои си додаваат топка едно на друго. Од гледна точка на децата, патот на топката е закривен под дејство на Кориолисовиот ефект. Да си замислиме дека рингишпилот се врти во спротивна на часовникот гледано одгоре. Од гледна точка на фрлачот патеката е закривена кон десно. Од гледната точка на оној кој ја чека топката, истата закривува кон лево. За математичкиот запис погледај математичко изведување на замислени сили.

Набљудувач во вртежен систем, како на пример астронаут во вртежна вселенска станица, мошне полесно ќе го согледа однесувањето на Кориолисовата сила низ секојдневниот живот отколку да се занимава со математичко размислување од гледна точка на појдовни системи. На пример, гадењето е предизвикано од движењата кои полесно би се објасниле со Кориолисовата сила отколку со законот за инерција. Погледај исто така за Кориолисов ефект (восприемање). Во метеорологијата, вртежниот систем (Земјата) во заедништво со Кориолисовата сила претставува поприроден систем за објаснување на движењето на воздухот чие придвижување не би можело да се објасни со невртежен со отсуство на Кориолисови сили појдовен систем. При прецизната далекустрелна артилерија, исправките на нишанењето поради Земјиното вртење се поради Кориолисовата сила.The claim is made that in the Falklands in WW I, the British failed to correct their sights for the southern hemisphere, and so missed their targets. For set up of the calculations, see Примерите за овие тврдења се опишани подолу во статијата.

Забрзувањето кое е дел од Кориолисовата сила потекнува од два извори на промена на брзината како резултат од вртењето: првиот е промената на брзината на предметот со текот на времето. Истата брзина (во инерцијален појдовен систем каде што важат нормалните закони на физиката) во кружниот појдовен систем ќе има различни брзини во различни временски периоди. Забрзувањето е пропорционално со аголната брзина на појдовниот систем (стапката со која координатните оски ја менуваат насоката), и компонентата на брзината на предметот во рамнина нормална на оската на вртење. Одовде се добива израз . Минусниот знак потекнува од традиционалната дефиниција на накрсниот производ (правило на десна рака) и од правилата за записи на векторите на аголната брзина.

Вториот е промената на брзината во просторот. Различни положби во вртежниот појдовен систем имаат различни брзини (како што може да се види и од инерцијалниот појдовен систем). За да еден предмет се движи по права линија мора истиот да се забрзува од точка во точка со иста брзина како и брзината на појдовниот систем. Ефектот е пропорционален на аголната брзина (која пак ја одредува релативната брзина на две различни точки во вртежниот појдовен систем), и со компонентата на брзината на предметот во рамнината нормална на оската на вртење (која одредува колку брзо се движи меѓу тие две точки). и одовде се добива изразот .

Должински величини и Росбиев број

Временската, просторната и брзинската големина се од важност за определување на Кориолисовиот ефект. Дали вртењето е од важност за еден систем може да се утврди од Росбиевиот број, кој е односот од брзината, U, на системот и производот од Кориолисовиот параметар,, и од должинската големина, L, на движењето:

Росбиевиот број е односот на внатрешните Кориолисови сили. Мала вредност на Росбиевиот број означува систем кој е под силно дејство на Кориолисовите сили, Росбиев број со голема вредност означува систем каде преовладуваат инерцијалните сили. На пример, во торнадата,Росбиевиот број се одликува со голема вредност, додека во системите со низок притисок е со мала вредност, а пак во океанските системи вредноста му е 1. Како резултат на ова, Кориолисовите сили кај торнадата се занемарливи, и рамнотежата е меѓу притисокот и центрифугалните сили. Кај системите со низок притисок, центрифугалните сили се занемарливи а рамнотежата е меѓу Кориолисовите сили и притисокот. Кај океаните сите овие сили се подеднакво застапени.

На атмосферски систем кој се движи со брзина U =  10 м/с и зафаќа просторно растојание од L =  1000 км, вредноста на Росбиевиот број му е 0,1. Фрлач на бејзбол топче може да ја фрли топката со брзина U =  45 м/с на растојание од L =  18,3 м. Вредноста на Росбиевиот број во овој случај ќе биде 32.000. Потребно е да се каже дека не треба да се грижиме на која полутопка сме кога играме бејзбол.