[과학] 물리학 천문학 - 코리올리 효과

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[과학] 물리학 천문학 - 코리올리 효과

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코리올리 효과는 회전하고 있는 계에서 물체가 운동할 때 겪게 되는 현상이다. 코리올리 효과는 힘 방정식에 회전좌표계를 도입했을 때 수식으로 쉽게 유도될 수 있으며 그 단위가 가속도와 똑같다. 그래서 코리올리 효과는 코리올리 힘 또는 코리올리 가속이라 불리기도 한다. 하지만 그 근원에는 힘이 없다. 다만 회전하는 계에서 이차적으로 나타나는 ‘가속도처럼 보이는’ 현상이므로 힘이나 가속이라는 이름보다는 효과가 더 적절하다고 할 수 있다. 코리올리 효과는 수식으로 다음과 같이 나타난다.
 
    2 * (V x W)
            
즉, 각속도 W로 회전하는 계에서 속도 V로 움직이는 운동에는 항상 두 벡터의 외적의 2배에 해당하는 코리올리 효과가 작용한다는 뜻이다. 식에서 보듯이 각속도 벡터와 속도 벡터가 평행이 되지 않는 한 코리올리 효과는 그 크기가 바뀔 뿐 계속 살아 있다. 자전하는 지구를 생각해볼 때 코리올리 효과가 ‘0’이 되는 경우는 적도에서 정확하게 북극 또는 남극으로 향해 움직일 때뿐이다. 그 경우 두 벡터는 정확히 평행이 된다.
 
그런데 상당수 자료들이 무작정 코리올리 효과가 적도에서는 ‘0’이라고 얘기하고 있다. 하지만 적도 위라 할지라도 운동방향이 정확하게 극점을 향하는 경우에만 코리올리 효과가 없을 뿐이다. 예를 들어 적도에서 지구자전과 동일한 방향 즉, 동쪽으로 빠르게 돌을 던진 경우를 생각해보자. 이 돌은 던져진 지점의 자전속도보다 더 빠르기 때문에 실제로는 약간 뜨는 효과를 겪게 되는데 이것이 바로 코리올리 효과다. 반대로 서쪽으로 던져진 돌이라면 원래보다 조금 더 빨리 가라앉게 된다.
 
코리올리 효과는 기상학에서 전향력이라는 이름으로 대단히 중요하게 취급된다. 지구적 기상현상의 한 원인을 코리올리 효과가 제공하기 때문이다. 그런데 기상학의 전향력에서는 원래 코리올리 효과가 내포하고 있는 아래/위 방향의 성분을 무시한다. 이 경우 적도에서의 전향력은 없다고 말할 수 있게 된다. 지구라는 공의 접평면 현상만 보는 것이 전향력이다.
 

참고자료

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