METEO

Coriolis-effect

Een belangrijke invloed op de windrichtingen in weersystemen is het ‘Corioliseffect’, genoemd naar de Franse wis- en natuurkundige Gustave-Gaspard de Coriolis (1792 – 1843) met de volgende uitleg aan de hand van een biljartbal op een biljarttafel. Wanneer de biljartbal wordt weggestoten zal deze zich zichtbaar in een rechte lijn over het biljartlaken verplaatsen (we gaan hierbij niet uit van een eventueel effect/draaiing) aan de biljartbal meegegeven). Maar stel nu eens dat de biljarttafel op een ronddraaiende schijf staat opgesteld. En stel nu eens dat de biljartspeler de biljartbal een stoot geeft met de intentie om de bal in een rechte lijn te laten bewegen. De biljartbal op het laken lag ten opzichte van het biljartlaken stil, maar doordat de biljarttafel als geheel in een draaiende beweging is, is de biljartbal ogenschijnlijk stilliggend wel in beweging. De biljartbal zal een boogvormige baan laten zien wanneer deze ogenschijnlijk rechtuit wordt weggestoten.

Het Coriolis-effect is het duidelijkst zichtbaar in het pad van een object dat in de lengterichting beweegt, dus langs een lengtemeridiaan van noord naar zuid of omgekeerd. Op de aarde zal een object dat zich langs een meridiaan beweegt een schijnbare afbuiging naar rechts ondergaan op het noordelijk halfrond en naar links op het zuidelijk halfrond. Er zijn twee redenen voor dit fenomeen: ten eerste draait de aarde naar het oosten; en ten tweede zijn er een verschillende tangentiële snelheden aanwezig van locaties op de breedtegraden. Hoe hoger de breedtegraad, hoe lager de tangentiële snelheid. Deze snelheid is immers nul aan de polen en bereikt een maximale waarde op de evenaar. Wanneer ter illustratie een kogel noordwaarts zou worden afgevuurd vanaf een punt op de evenaar, dan zou het projectiel oostelijk van zijn noordpad landen. Deze variatie is verklaarbaar omdat het projectiel bij het afvuren vanaf de evenaar ook een oostwaarts gerichte beweging had. Maar als het projectiel vanaf de Noordpool op de evenaar richting de evenaar worden afgevuurd, dan zou het projectiel westelijk van zijn baan uitkomen als gevolg van de draaiing van de aarde. Het ‘mikpunt’ op de evenaar heeft zich immers in oostelijke richting verplaatst.  Een vergelijkbare afwijking vindt in iedere willekeurige richting plaats.

Projectiel afgeschoten vanaf de evenaar
Projectiel afgeschoten vanaf de pool

Het Corioliseffect heeft ook betrekking op de luchtmassa’s in de atmosfeer. Stel je een luchtmassa voor die zich verplaatst over het aardoppervlak (wrijvingen en invloeden aan het aardoppervlak achterwege gelaten). De luchtmassa’s bewegen zich dan vergelijkbaar met de biljartbal in gebogen lijnen. De aarde en de bijbehorende atmosfeer draaien om de denkbeeldige aardas met een draaisnelheid van één omwenteling in een etmaal. Een punt op de evenaar van de aarde beweegt zich daardoor met een snelheid van bij benadering 1666,66 kilometer per uur in een straal rond de denkbeeldige aardas. (40.000 km/24 uur). Een punt dicht bij of op de geografische Noord- of Zuidpool draait ook in één etmaal een rondje om zijn of haar eigen as, maar blijft ten opzichte van de denkbeeldige aardas (zo goed als) op dezelfde plaats. Met andere woorden: op lage breedtegraden bewegen luchtmassa’s zich met een relatief hogere snelheid dan op de hoge breedtegraden van de aarde.

Bij de evenaar zijn de luchtmassa’s onderhevig aan de grootste snelheden van de draaiende aardbol en haar atmosfeer, bij benadering 1666,66 kilometer per uur. De atmosfeer rondom de rondwentelende aarde (maar ook de wateren van de aarde) ondervinden richting veranderende massakrachten, afhankelijk van de breedte op aarde en daarmee de bijbehorende omwentelingssnelheid. Gustav de Corioles verklaarde hiermee de windrichtingen rondom de hoge – en lage drukgebieden in de atmosfeer.

Wet van Buys Ballot

De Nederlander Christophorus Henricus Dedericus Buis Ballot (1817-1890) is de oprichter van het Koninklijk Meteorologisch Instituut, aanvankelijk gefinancierd bij Koninklijk Besluit door koning Willem III ten behoeve van de (zee)scheepvaart. De nadruk lag op de voorspelling van wind met stormkracht ten behoeve van een veilige vaart, maar ook ten behoeve van een snelle (zeil)vaart.

Buys Ballot omschreef zijn wet als volgt: ‘Met de wind in de rug op het Noordelijk Halfrond ligt het lagedrukgebied aan de linkerhand en het hogedrukgebied aan de rechterhand.’ ‘Met de wind in de rug op het Zuidelijk Halfrond ligt het lagedrukgebied aan de rechterhand en het hogedrukgebied aan de linkerhand.’ Wanneer bekend is waar de hogedrukgebieden en lagedrukgebieden liggen kunnen windrichtingen en windkrachten worden voorspeld. Vanzelfsprekend gaan de stellingen van Buys Ballot op in vlakke open ruimten niet gehinderd door bergen en bebouwing op.

Misverstand

Er wordt wel eens beweerd dat de afvoerputjes van de gootstenen op het noordelijk halfrond linksom, en op het zuidelijk halfrond rechtsom leeg zouden lopen. Een aardige theorie maar niet bewijsbaar, daarvoor is de afstand tussen het ‘noorden en het zuiden van de wasbak’ te gering. Bij menig douchebak bevindt de afvoer zich ook niet in het midden maar in de hoek wat eventuele ‘proeven’ ook weer zouden beïnvloeden. Maar hoe dan ook, het is een aardige veronderstelling.