Spørg Scientariet: Hvorfor drejer et lavtryk mod uret?

A.P. Hansen spørger: Hvorfor drejer et lavtryk mod uret og et højtryk med uret?

Niels Hansen, pressechef på DMI, svarer:

Nu er det faktisk ikke sådan, at lavtryk altid drejer mod uret, mens højtryk drejer med. På den sydlige halvkugle er det nemlig lige omvendt. Men det er rigtigt, at inden for hhv. den nordlige eller den sydlige halvkugle er rotationsretningen omkring et givent tryksystem altid den samme.

Baggrunden for, at tryksystemer roterer - og at de har en foretrukket rotationsretning - er corioliseffekten. Mange kender den sikkert som corioliskraften, men den opfylder ikke de snævre betingelser for at blive defineret som en fysisk kraft (den kan til nød kaldes en 'tilsyneladende kraft').

Der findes mange gode forklaringer på præcis, hvad det er der sker, når corioliseffekten opstår som følge af Jordens rotation om sin egen akse. Søg f.eks. efter en illustration, der splitter fænomenet op i vektorer som nok er den nemmeste måde at visualisere det på. Lad os her blot konstatere, at corioliseffekten påvirker alle bevægelser på den nordlige halvkugle ved at afbøje dem mod højre og på den sydlige halvkugle ved at afbøje dem til venstre.

De færreste dagligdags ting er påvirket af corioliseffekten, for den er ganske svag og proportional med hastigheden. Men ved meget langvarige bevægelser og over lange afstande bliver den åbenlys. Corioliseffekten styrer altså ikke, hvilken vej vand løber ud af et afløb, men den kontrollerer, hvilken vej luften roterer i et tryksystem.

Lad os for nemhedens skyld aftale, at vi forbliver på den nordlige halvkugle i det følgende. Så skal du blot huske, at hele argumentationen kan vendes på hoved efter ønske, hvis du interesserer dig for vejret i Australien eller et tilsvarende sydligt beliggende sted. Vi kigger også på et lavtryk. Men igen så gælder samme argumentation med omvendt fortegn for et højtryk.

For at forstå cirkulationen omkring et lavtryk på den nordlige halvkugle, så lad os følge en partikel, der som udgangspunkt ligger stille. På et tidspunkt mærker den påvirkningen af område med lavere tryk. Og da både gasser og væsker forsøger at opfylde relative lavtryk, begynder partiklen en bevægelse mod centrum af lavtrykket.

Efterhånden som partiklen får fart på, bliver påvirkningen fra corioliseffekten mærkbar og partiklen drejer af mod højre fra sin kurs direkte mod centrum af lavtrykket. I takt med at partiklen afviger fra sin oprindelige bane, bliver forskellen større og større mellem den kurs, som trykforskellen forsøger at påtvinge partiklen og partiklens reelle kurs. Det fortsætter til de to påvirkninger - dvs. corioliseffekten og trykeffekten er i balance. I et perfekt, friktionsløst system sker det, når partiklen løber vinkelret på trykgradienten, der altså peger ind mod centrum af lavtrykket. I praksis er banen rundt om et lavtryk på den nordlige halvkugle altså mod uret.

En sådan vind, hvor der er balance mellem tryk og coriolis, kaldes en geostrofisk vind. På et vejrkort med isobarer (linier gennem punkter med samme tryk) løber den geostrofiske vind langs med isobarerne. Nu er lavtryk ikke friktionsløse, fordi vinden blandt andet 'skraber mod jordoverfladen'. Det bremser partiklernes fremfærd, og så snart de taber fart, falder corioliseffektens påvirkning. Dermed er trykgradienten den største og partiklerne bevæger sig langsomt ind mod punktet med det laveste tryk i en spiralbevægelse, mens lavtrykket fyldes op. Og da landjorden er mere ru end havet, så fylder lavtryk hurtigere op over land end over hav.

Corioliseffekten er helt afgørende for vejret på Jorden. F.eks. ville vejr, som vi kender det slet ikke eksistere på en ikke-roterende jord, fordi trykforskelle i atmosfæren stort set øjeblikkeligt ville udlignes. Et andet resultat af corioliseffekten er, at tryksystemer ikke kan passere fra den ene halvkugle til den anden. På ækvator er coriolis-påvirkningen nul og herefter forstærkes effekten så i den modsatte retning i forhold til det miljø, tryksystemet kom fra. Det ville i givet fald få f.eks. en vildfaren tropisk orkan til at gå i opløsning.

Dokumentation

Læs mere og stil dine egne spørgsmål

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det var dog en utroligt indviklet "forklaring på Coriolis -effeketen (som den rettelig burde kaldes). Det handler jo ganske enkelt om en masse, som i kraft af sin placering på en roterende kugleoverflade, har en relativ hastighed, der svarer til breddegradens længde divideret med hastigheden. Altså fra 40.000 km/døgn ved ækvator til 0 ved polerne. Når denne masse (luften) bevæger sig mod nord på den nordlige halvkugle har den en større relativ hastighed end Jordens omkreds vinkelret på omdrejningsaksen, end der hvor den kom fra og afbøjes derfor til højre, bliver til vestenvind. Omvendt hvis luftmassen bevæger sig mod syd, til en breddegrad med større omkreds, vil den også bøje til højre og blive til østenvind. Alt dette kan afprøves på en almindelig legepladskarrusel.

  • 1
  • 0

Enig i at den er noget knudret. Men ingen af de to forklaringer siger noget om hvorfor vind fra øst og vest afbøjes mod hhv. nord og syd.

(Det minder mig for resten om en laaaang diskussion på Ingeniørens bagside for mange år siden om hvorfor et spejl bytter om på venstre og højre, men ikke på op og ned. Uhadada!)

  • 1
  • 0
  • som den franske ingeniør Caspard Gustave Coriolis foreslog at benytte for at kunne beregne massers krumme baner henover jordoverfladen. Altså en abstraktion, som er blevet fysisk/matematisk håndterligt. - Fordi en masse, som sættes i bevægelse over jordoverfladen er iflg. Inertiens lov retlinet, men det er dens projektion på joroverfaden ikke pga. Jordens rotation. C=2mvsin b er størrelsen af den tværkraft, der skal regnes med, hvor m er massen, v er hastigheden og b er breddegraden, hvoraf ses, at C er 0 ved ækvator (b=0) og maks. ved Nordpolen (b=90). Let visualisering: Tag en rund skive med en nål gennem centrum. Antag at centrum er Nordpolen, og at du skyder en kanonkugle herfra mod ækvator. Skiven i ro giver en ret linie. Hvis du samtidig med, at du roterer skiven (Jorden) fra vest mod øst (modsat uret) trækker den samme linie, krummer den mod højre. - Der er ingen tværkraft, men det ser sådan ud, og banen kan beregnes efter formlen for C. Tilsvarende med det svingende pendul i den gamle rotunde på DTH, som drejede højre rundt. Ikke pga. nogen tværkraft, men fordi jordoverfladen under det drejede venstre (mod uret) rundt. Der er intet mystisk i koriolis-kraften, det er blot en genial abstraktion, som muliggør baneberegning for luftmasser og ballistiske ting og sager. Tænk, at de højre hjulpar på tog slides mest pga. Jordens rotation osv..

Venlig hilsen Svend Aage Jensen

  • 0
  • 0

Jo, forklaringen forklarer også afbøjning mod nord for vestvind og syd for østvind, da det jo er den oprindeligelige forudsætning, at en luftmasse med forholdsvis høj masse (højtryk) vil strømme mod lavtryk. Afbøjningen er ca 40 grader til isobarerne.

  • 0
  • 0

Da corioliskraften bl.a. er proportional md luftens hastighed, når den stømmer fra højtryk mod lavtryk, vil dens drejning mod højre på den nordlige halvkugle variere tilsvarende. - Når der betragtes strømninger oven over friktionslaget, er hastigheden så stor, at drejningen medfører, at vinden strømmer parallelt med isobarerne omkring lavytykket, hvilket benævnes den geostrfiske vind. Nede i friktionslaget bremses vinden, så dens afbøjning bliver mindre, og vinden blæser højre om lavtrykket men skråt ind over isobarerne, så lavtrykket fyldes op. Hvis man står med ryggen mod vinden, vil man nede i friktionslaget have lavtrykket liggende skråt fremad mod venstre. Over friktionslaget vil vindhastigheden være ca. dobbelt så stor, og lavtrykket vil befinde sig 90 grader til venstre for vindretningen. Så afbøjningen varierer altså med vindhastigheden op gennem friktionslaget.

  • 0
  • 0

Jeg tænkte ikke over, at der også er en anden forklaring på, at selv en ren vesten-, hhv. østenvind også afbøjes; nemlig at en enkelt vindretning ikke kan forklares isoleret, da den jo er en del af den samlede bevægelse. Som når man rører rundt i kaffen.

  • 0
  • 0

Intuitivt: Kaffe og atmosfære adskiller sig ved, at kaffen er i en lukket beholder. Hvis man rører en kvart omgang med teskeen, roterer hele koppens indhold selvfølgelig - hvor skulle den ellers løbe hen? Omvendt med atmosfæren - hvis fx. en flyvemaskine holder med bremsen trukket, og fuld knald på propellen, kommer der vel ikke nødvendigvis en cirkulær bevægelse i luften ved siden af den? Eller den analogi kan måske ikke bruges ... hmmm.

Passatvinden, som jo blæser mod ækvator, afbøjes mod vest - lige efter coriolis - men der kommer ingen cirkelbevægelse ud af det. Hvis der derimod opstår et tropisk lavtryk, kommer der en endog meget kraftig cirkulær effekt. Uagtet at det foregår på den del af jorden der er mest 'lodret', og man derfor skulle forvente at coriolis var mindst betydende.

Hvad nu hvis jorden var en cylinder - ville der så stadig være cirkulation i lavtrykkene?

  • 0
  • 0

Her kan jeg anbefale yr.no fuldklodeanimation. Her ses det, at også Jorden, som en kaffekop, er et lukket system, hvor enhver strømning er en del af hele det samlede strømningsmønster.

  • 0
  • 0

Jeg har engang passeret ækvator som turist. Her fik vi forvist et lille fysikforsøg, som jeg fortsat spekulerer over; var det fup eller fakta? Man hælder vand gennem en tragt eller en forholdsvis rund skål med hul i bunden. Vandet i tragten snurrer rundt om en forholdsvis lodret akse, mens det løber ud gennem bunden. Få meter nord for ækvator løb vandet den ene vej rundt og få meter syd for ækvator løber vandet i et lignende eksperiment den anden vej rundt. Som det fremgår af Svend Åge Jensens formel C=2mvsin b vil coriolis være meget svag omkring ækvator. Vil coriolis effekten trods svaghed være stærk nok til at dette eksperiment kan bruges til at finde ækvator? Hvis man tænker videre over ækvator, hvad vil der så ske med hhv. højtryk og lavtryk, hvis de er på ækvator?

  • 0
  • 0

C=0 på ækvator, så det der med de entreprenante folks demonstrationer er fysisk rent fup, men dem en velundt forretning. Bemærk, at C har ingen indflydelse på vindens hastighed, men kun på dens retning. Hvis Jorden ikke roterede, så ville der ske opstigning af luft ved ækvator og nedsynkning ved polerne resulterende i i konstant vind fra N og S på hhv. nordl. og sydl. halvkugle. Pga. jordrotationen opstår der de generelle hovedcirkulationer med højtryksdannelser ved 30 grader N og S, og lavtryksbælter ved 60 grader N og S. Langs ækvator den såkaldte tropiske konvergenszone, hvor passatvindene mødes fra N og S med kalmebæltet i midten med vindstille og masser af opstigende luft og tilsvarende tropisk regn og torden og lynild, som er frygtet af fly, der passerer på tværs af ækvator. Tropiske cykloner starter med lokal opvarmning af overfladen og opstigning af luft, som medfører et lokalt lavtryk ved overfladen. Dette udfyldes af tilstrømmend luft, der afbøjes af C, hvorved der opstår en cyklonal rotation omkring dets centrum, hvilket yderligere forstærker lavtrykket og opstigning af fugtig luft. I højden kondenseres fugten under frigørelse af den latente varme, hvilket yderligere forstærker processen i form af termisk løft. Over hav vil processen holde sig selv i gang, hvis overflade-temp. er over ca. 27 gC. Cyklonerne uddør enten ved at komme over land af mangel på fugt, eller ved at nærme sig ækvator med nedsat centrifuge-virkning pga. reduceret C. Da også cyklonerne i sig selv påvirkes af C, vil de ikke dreje mod koldere havoverflader, end hvor de blev dannet.

  • 0
  • 0

Hvis jorden ikke roterede ville der ikke være nogen synderlig forskel på polerne og ækvator ved overgangen mellem skygge- og sol-side. Den ene side ville være meget varm og den anden meget kold. Umiddelbart skulle man mene at der var noget mere steady-state (og altså mindre vind) over sådan en jord.

  • 0
  • 0

Jeg har jo set eksperimentet. Så enten er der et eller andet rigtigt eller også har tryllekunsten en forklaring.

Mine egne tanker gik mod differentialet af ligningen C=2mvsin b. dC/db = 2mvcos b. Denne funktion har maximum for b=0. Man får altså størst forskel i coriolis ved at flytte sig en kort afstand nord syd når man gør det på ækvator. Samtidig er ækvator det sted hvor coriolis skifter fortegn.

Er coriolis så for lille til at den kan måles? Her tænker jeg på signal/støj forhold. Svage signaler kan måles eller detekteres hvis bare støjen er endnu svagere. Hvilken støj kan der være i opstillingen? Har støjen en karakter som kan kontrolleres for at narre dumme turister? Måske kan man skvulpe tragten lidt rundt i den retning man vil have vandet til at snurre rundt, men ikke uden betragteren ser det. Måske kan man påvirke opstillingen ved at holde tragten lidt på skrå i en eller anden retning?

  • 0
  • 0

http://www.youtube.com/watch?v=Kk7sXkzmtp0...

Internettet er fyldt med videoer af eksperimentet.

Men der er intet så overbevisende som at gøre eksperimentet/tryllekunsten selv. Jeg kan nu afsløre at ækvator gå gennem København. OK, jeg har snydt.

Det kræver en engels tålmodighed at få vandet til at stå helt stille i beholderen. Den lille cirkulation, der er i vandet før man åbner hullet i bunden, vil blive forstærket af den variant af coriolis, som man kender fra skøjtedanseren, der snurrer hurtigt rundt ved at cirkle om en mindre radius. Det har intet med jordens rotation at gøre. Hvis man omhyggeligt afventer at vandet står helt stille begynder vandet ikke at snurre rundt når man åbner hullet i bunden. Eksperimentet er domineret at kontrollabel støj. Når man fjerner støjen måler man ingen ting.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten