Megmondható-e a lefolyónál kialakuló örvényből, hogy melyik féltekén vagyunk? Nem? Vagy mégis? Na hogy is van ez?
Ha már sikerült eljutnom olyan helyre, ahol fejjel lefelé járkálnak az emberek, lefelé másznak fel a fára a koalák, és az ég felé szökdelnek alá a kenguruk, gondoltam, előveszem a jó öreg Coriolis-erő témát.
Ez a fránya látszaterő lépten-nyomon tetten érhető a ciklonok forgásirányában, az észak-déli irányú sínpárok aszimmetrikus kopásában vagy abban, hogy a lassú – vagy még inkább nagy – víz hogyan mos partot kanyarban.
No de akkor mi a helyzet a lefolyóval? Másfelé forog-e az örvény Budapesten, Miskolcon, Mátészalkán és Debrecenben, mint mondjuk Sydneyben, Melbourne-ben, Koomában vagy Thredboban? Shapiro és munkatársai a DNS szerkezének leírásáért* járó Nobel-díj évében kísérletileg igazolták, hogy a Coriolis-erő bizony hatással van a lefolyónál a vízörvény forgási irányára. (Persze már jó száz évvel azelőtt is voltak hasonló kísérletek.)
Akkor nincs miről beszélni. Vagy mégis? Végezzük el együtt a kísérletet, és csináljunk egy statisztikát!
Még mielőtt kritika érné a kísérleti beállítást: azok, akik azt állítják, hogy a Coriolis-erő hatására a két féltekén különböző irányban örvénylik a lefolyóban a szmötyi, azok egyben azt is állítják, hogy ez az erő önmagában elég ahhoz, hogy meghatározzuk, melyik félgömbön állunk éppen. (Rengeteget hallottuk ezt az érvelést a Csodák Palotája Coriolis szobájánál állva. Volt olyan látogató is, aki olyannyira nem fogadta el az övével ellentétes magyarázatot, hogy felháborodva állt tovább, mondván, mi elferdítjük a valóságot – bár nem pont így fogalmazott.)
*Fontosnak tartom megjegyezni, hogy a DNS kettős hélixe mindkét féltekén ugyanúgy csavarodik. =)
Eredmények
A webizód megjelenésekor a Szertárra felkerült egy kérdőív. Ezen kellett bejelölni az otthon elvégzett kísérlet eredményét. Három válaszlehetőség volt: Nem keletkezett örvény, Az örvény az óramutatóval megegyező irányba forgott, illetve az óramutató járásával ellentétesen.
Kb. háromszáz – egymástól független – kísérletet hajtottunk végre együtt. Egy kivételével mind az északi féltekén készült. (Bár lehet, hogy az az egy Melbourne a floridai és nem az ausztrál Melbourne-t jelöli, mindenesetre kivettem a statisztikából.)
Még mielőtt az eredményekre térek, leginkább az lepett meg, hogy az összes kísérleti helyszínből mindössze 25 volt budapesti. (Hogy ennek mi az oka, nem tudom. Lehet, hogy a budapestiek kevesebbet fürdenek? =) ) További kb. 30 válasz a határon túlról érkezett: Londontól Sepsiszentgyörgyig, Trondheimtól Barcelonáig elég nagy területet fedünk le. A kísérleti helyszínek nagy része persze Magyarországon volt – jóllehet, az olyan településneveknél, mint Itt, Kádban és Ghzhhhhhhhhhhh, egy kicsit elbizonytalanodtam.
No de térjünk a lényegre: ahogy az alábbi tortadiagram mutatja, jobb, ha nem az örvény forgásirányára hagyatkozunk, ha meg akarjuk határozni, melyik féltekén vagyunk.
No igen. A kádban, csapban lecsordogáló víz az eseteteknek hajszálpontosan a felében csurrant szembe az óramutató járásával. A torta másik felét viszont vagy az óramutató járásának megfelelően mosta volna bele a lefolyóba a vízáram (41%) vagy csak úgy zutty, lezúdult volna a csatorna felé különösebb örvénylés nélkül (9%).
A Coriolis-erő hat persze a lefolyóban is, de a helyzet az, hogy elhanyagolható más tényezőkhöz képest. Ajánlom mindenkinek Tél Tamás cikkét a témában, amely a Fizikai Szemlében jelent meg 2006-ban. (Nyugi, nem kell a könyvtárba rohanni azonnal, online is elérhető!) Az írás lefolyókra vonatkozó része imígyen szóla:
Mi a helyzet a lefolyóval?
A lefolyó körüli legszimmetrikusabb áramlás az, melyben minden folyadékrészecske egyenesen, a középpont felé mozog. Nyomáskülönbség vagy külső erő hatására a részecskék általában örvénylő mozgást is végeznek. Ha ez az örvénylés egyedül a Coriolis-erő következménye, akkor az eredetileg a középpont felé induló részecskék az északi féltekén jobbra eltérülnek, és az óramutató járásával ellentétes, pozitív körforgású örvény jön létre. […] A déli féltekén fordított a helyzet. Ahhoz azonban, hogy a Coriolis-erő lényeges legyen egy földi laboratóriumban, minden más hatást ki kell küszöbölnünk, legalább ezrelék pontosságig. Ezt általában nem tudjuk biztosítani, hiszen a fürdőkád vagy kézmosó kagyló nem hengerszimmetrikus geometriája eleve ennél nagyobb nyomási erőket hoz létre, a dugó kihúzásakor keltett áramlás hatásáról nem is beszélve. A hétköznapi tapasztalat ezért nem mutatja a lefolyók kitüntetett örvénylési irányát az egyes féltekéken: mindkét irányú forgás előfordulhat egyetlen fürdőszobán belül is. (Érdemes megjegyezni, hogy magán az Egyenlítőn nem is várható kitüntetett irány, mert ott a vízszintes síkbeli mozgásokra nem hat Coriolis-erő, hiszen a Föld szögsebességének helyi függőleges komponense:
.
Gondosan megtervezett kísérletekben azonban elérhető, hogy minden zavaró hatást kiküszöböljenek. Az elsőt A. Perrot végezte nyolc évvel Foucault után, 1859-ben Párizsban. Hatalmas henger alakú tartályt használt, kisméretű kifolyóval az alján, s a vizet egy teljes napig hagyta megnyugodni. A dugó hirtelen kihúzása után valóban pozitív irányú örvénylés jött létre. A kísérletet a hatvanas években is megismételték Bostonban: A.H. Shapiro 6 m átmérőjű, körülbelül 15 cm magas tartályt használt, s az áramlásról filmfelvételt is készített.
Hát akkor most így.
Köszönöm szépen mindenkinek, aki részt vett a kísérletben!