THÔNG BÁO VỀ VIỆC ĐẠI HỘI ĐOÀN THANH NIÊN KHOA KHCB  |   LỄ KỶ NIỆM 50 NĂM THÀNH LẬP VÀ ĐÓN NHẬN HUÂN CHƯƠNG ĐỘC LẬP HẠNG 2   |   BAN NỮ CÔNG KHOA KHCB TỔ CHỨC LIÊN HOAN KỶ NIỆM NGÀY PHỤ NỮ VIỆT NAM 20 – 10  |   KHOA KHCB GIÀNH GIẢI NHÌ CUỘC THI CẮM HOA CHÀO MỪNG NGÀY PHỤ NỮ VIỆT NAM  |   HỘI NGHỊ CÁN BỘ VIÊN CHỨC KHOA KHCB NĂM HỌC 2016–2017 ĐÃ THÀNH CÔNG TỐT ĐẸP  |   KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN THÀNH LẬP CÂU LẠC BỘ TIẾNG ANH  |   CHI BỘ CƠ BẢN 3 TỔ CHỨC KẾT NẠP ĐẢNG CHO QUẦN CHÚNG ƯU TÚ LÃ NGỌC LINH  |   THÔNG BÁO SỐ 07/PTNVL-2016  |   ĐỘI TUYỂN OLYMPIC VẬT LÝ QUỐC GIA NĂM 2016 ĐẠT GIẢI NHÌ TOÀN ĐOÀN  |   KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN LONG TRỌNG TỔ CHỨC 50 NĂM THÀNH LẬP  |  
TRANG CHỦ
BẢN TIN KHOA KHCB
Câu lạc bộ tiếng Anh
Số lượt truy cập: 520307
Hiện tại có 38 khách
VÌ SAO HÌNH THÀNH XOÁY BÃO, XOÁY NƯỚC? In E-mail
Sunday, 18 January 2015
xoaybaobacbancau.jpg
Khi theo dõi chương trình thời tiết trên ti vi, chúng ta để ý thấy rằng các cơn bão ập vào nước ta đều có xoáy  lốc theo chiều ngược kim đồng hồ, rồi các xoáy nước trong chậu rửa bát, xoáy nước trên các dòng sông, thật kỳ lạ là chúng đều tạo xoáy theo chiều ngược kim đồng hồ, còn những nước ở vùng phía nam bán cầu các xoáy bão lại cùng chiều kim đồng hồ. Thật tài tình! Tại sao lại lại xảy ra hiện tượng như vậy? Với kiến thức vật lý trong tay chúng ta sẽ đi tìm câu trả lời cho hiện tượng này nhé!

Không có gì là thần kỳ ở đây nếu chúng ta đã từng học qua lực Coriolis.

1. Hiệu ứng Coriolis: là hiệu ứng xảy ra trong các hệ qui chiếu quay so với các hệ quy chiếu quán tính, được đặt theo tên của Gaspard-Gustave de Coriolis-nhà toán học, vật lý học người Pháp đã mô tả nó năm 1835 thông qua lý thuyết thủy triều của Pierre-Simon Laplace. Nó được thể hiện qua hiện tượng lệch quĩ đạo của những vật chuyển động trong hệ qui chiếu này. Sự lệch quĩ đạo do một loại lực quán tính gây ra, gọi là lực Coriolis. Lực Coriolis được xác định bằng công thức sau: F = 2m v × ω][wikipedia]

                                       coriolis2.png    curiolits1.jpg
Hình 1: Lực Coriolis
2. Thí nghiệm kiểm trứng sự tồn tại lực Coriolis
Con lắc Foucault, đặt tên theo nhà vật lý người Pháp Léon Foucault, là một thí nghiệm để chứng tỏ rằng Trái Đất đang tự quay quanh trục của nó; và là một hệ quả của hiệu ứng Coriolis cho chuyển động trong hệ quy chiếu quay.
conlacfuco.png Vào năm 1851, nhà khoa học người Pháp Léon Foucault đã sử dụng một dây thép dài 68 m để treo một quả cầu sắt nặng 31 kg từ mái vòm của nhà thờ Panthéon và tác dụng một lực ban đầu, cho nó lắc đi lắc lại. Để đánh dấu quá trình chuyển động của quả cầu, ông đã cho gắn một kim nhọn vào quả cầu và cho vẽ một vòng tròn trên cát ẩm ở mặt đất phía dưới chuyển động của quả cầu. Quả cầu đã để lại những vệt của đường đi khác nhau sau mỗi chu kỳ chuyển động chậm chạp và quỹ đạo này đã chỉ ra rằng Trái Đất quay tròn xung quanh trục của nó. Tại đường vĩ độ đi qua thành phố Paris, đường chuyển động của con lắc đã thực hiện một vòng quay thuận chiều kim đồng hồ cứ sau 30 giờ. Tại Nam Bán Cầu, đường đi đó ngược chiều kim đồng hồ, và tại xích đạo, nó không quay tròn chút nào. Tại Nam Cực, những nhà khoa học ngày nay đã xác nhận chu kỳ của đường đi của con lắc là 24 giờ.

Hình 2: Con lắc Foucault

3. Sự xói mòn bờ của các con sông
Các con sông (chính xác là nước sông) là các vật chuyển động đối với quả đất nên chịu ảnh hưởng của hiệu ứng Coriolis. Giả sử một dòng sông ở Bắc bán cầu chảy dọc theo kinh tuyến Trái Đất từ Bắc xuống Nam. Vận tốc kéo theo của bất kỳ điểm nào của Trái Đất hướng theo tiếp tuyến của vĩ tuyến với chiều từ Tây sang Đông.
                                                                                    

xoaynuoc.jpg

Hình 3: Xoáy nước trên sông ở bán cầu bắc

Ngoài vận tốc tương đối của hạt nước còn có vận tốc kéo theo nói trên. Khi chuyển động từ Bắc xuống Nam chúng đi từ vĩ tuyến này đến vĩ tuyến khác có bán kính lớn hơn và vì vậy vận tốc kéo theo không ngừng tăng lên nhưng không thay đổi chiều (từ Tây sang Đông). Ngoài ra do chuyển động quay của Trái Đất. Vận tốc tương đối sẽ thay đổi phương trong không gian, xoay từ Tây sang Đông. Điều đó dẫn tới chỗ là các hạt nước được gia tốc và như vậy là có lực tác dụng theo chiều của gia tốc(hình 3). Lực này xuất hiện do sức ép của bờ tây tức là bờ phải của con sông lên nước. Nhưng theo định luật về sự cân bằng của lực tác dụng và phản lực nước sẽ ép lên bờ phải với một lực như vậy và dần dần xói mòn nó. Ở Bắc bán cầu, khi xuôi theo dòng nước thì bờ tây bị xói mòn, còn ở Nam bán cầu khi xuôi dòng nước thì bờ đông bị xói mòn.Như vậy đến đây ta có thể giải thích được tại sao các con sông chảy dọc theo kinh tuyến lại có hiện tượng bên bồi bên lở. Trong trường hợp vừa xét vận tốc tương đối nhỏ nên lực Coriolis cũng nhỏ nhưng tác dụng liên tục và lâu dài của nó dẫn tới kết quả đáng kể.


4. Giải thích cơ chế hình thành của các cơn bão

Ở trên chúng ta đã biết, dưới ảnh hưởng của hiệu ứng Coriolis ở Bắc bán cầu, gió thổi có xu hướng lệch về phía đông. Nước ta nằm ở Bắc bán cầu, tại các vùng biển lực Coriolis làm cho gió bề mặt trong vùng xoáy luôn có chiều ngược với kim đồng hồ.Các cơn bão ở Bắc bán cầu luôn có dạng xoáy ngược chiều kim đồng hồ, còn ở Nam bán cầu thì ngược lại.Bây giờ chúng ta sẽ giải thích để làm rõ điều đó thông qua hình ảnh dưới đây.

xoaybaobacbancau.jpgxoaybaonambancau.jpg
Hình 4: Xoáy bão ở bán cầu bắc (trái), xoáy bão ở bán cầu nam (phải)
Bão gây ra do các tâm áp thấp ở ngoài biển tức là có một vùng áp suất thấp, không khí xung quanh sẽ chạy dồn về đó, biến thành gió và biển động. Các mũi tên màu đỏ chỉ thị sự dồn về tâm của không khí. Như trên ta nói các vật thể chuyển động trên Trái Đất ở bán cầu Bắc chịu tác động của lực Coriolis hướng sang bên phải, vậy lực Coriolis tác động lên các phần tử không khí có hướng như mũi tên đen. Chính sự sắp xếp đó buộc không khí vừa chạy vào trong vừa bị kéo sang phải, khiến bão có dạng hình xoáy ngược chiều kim đồng hồ.Bão ở Nam bán cầu sẽ có dạng ngược lại, tức là quay theo chiều kim đồng hồ.

5. Hướng di chuyển của các cơn bão, áp thấp nhiệt đới ở nước ta

Chuyển động của một cơn bão bao gồm hai dạng chuyển động thành phần khác nhau. Đó là chuyển động xoáy của gió bề mặt, có tốc độ gió được biểu thị bằng “sức gió” và chuyển động tịnh tiến của toàn bộ vùng xoáy hay cũng chính là tốc độ di chuyển của “mắt bão” có tốc độ biểu thị bằng tốc độ di chuyển của áp thấp nhiệt đới hoặc bão. Hướng di chuyển tịnh tiến của toàn bộ vùng xoáy được gọi là hướng di chuyển của bão.

Tại các vùng biển ở Bắc bán cầu như nước ta, do ảnh hưởng của hiệu ứng Coriolis sinh ra do chuyển động tự quay của Trái Đất, gió bề mặt trong vùng xoáy luôn có chiều ngược với chiều kim đồng hồ (như đã nói ở mục 1). Do đó, hầu hết các cơn bão có ảnh hưởng đến vùng biển nước ta đều hình thành từ trung tâm Thái Bình Dương, vượt qua Philipin đi vào biển Đông. Trừ một vài trường hợp đặc biệt, các cơn bão (hoặc áp thấp nhiệt đới) đều có hướng di chuyển chủ đạo là từ phía Đông(Đông Nam - Đông Bắc) sang phía Tây ( Tây Bắc - Tây Nam). 
Tại một thời điểm nào đó tưởng tượng trãi một đường thẳng đi qua tâm bão theo hướng di chuyển của bão thì đường thẳng ấy sẽ chia vùng bão thành hai nữa, “bên phải (nửa phía bắc, nếu bão di chuyển từ Đông sang Tây) và bên trái (nửa phía Nam). Ở nữa bên phải tốc độ gió mạnh hơn, phạm vi ảnh hưởng của gió mạnh hơn, mưa và sóng biển cũng dữ dội hơn so với nữa bên trái. Do đó, sức tàn phá của cơn bão ở nữa phía Bắc bao giờ cũng mạnh hơn ở nữa kia. Sở dĩ có hiện tượng đó là do ở nửa bên phải, chiều của gió xoáy trùng với chiều di chuyển của bão nên tốc độ gió tổng cộng là lớn hơn. Còn ở nữa bên trái thì ngược lại, tàu thuyền ở nửa bên phải rất dễ bị cuốn vào vùng gần trung tâm là nơi có sức tàn phá của bão
Tương tự như vậy: nếu tàu hỏa chạy theo hướng từ Nam ra Bắc thì đường ray bên phải sẽ bị nghiến rất mạnh. Đường Bắc - Nam cũng như vậy, làn đường Ôtô đi từ Nam ra Bắc thì bánh bên phải sẽ làm đường bị lún nhiều hơn, còn đi từ Bắc vào Nam thì ngược lại.
Với lực coriolis, các luồng gió trên Bắc bán cầu sẽ thổi lệch về phía phải, nghĩa là có khuynh hướng theo chiều kim đồng hồ. Những dòng hải lưu cũng theo chiều kim đồng hồ. Tuy nhiên, lốc xoáy, dòng xoáy khi xả nước qua lỗ thoát nước lại ngược chiều kim đồng hồ.
Chiều của các luồng gió, các dòng hải lưu: Nhưng khi có một vùng áp thấp, các dòng chảy các luồng gió đều chảy về điểm này. Các luồng này đều lệch ra phía ngoài tâm của vùng áp thấp. Khi các luồng gió này gặp nhau tại tâm, chúng sẽ tương tác với nhau để tạo thành dòng xoáy. Khi các dòng xoáy nho nhỏ đã hình thành, thì các lường gió sau đó, ngoài lực coriolis làm lệch hướng ra ngoài tâm, lại còn thêm một lực do dòng xoáy được hình thành trước đó tác động thêm. Tác động dây chuyền này làm cho dòng xoáy ngày càng lớn, và càng mạnh hơn. Vì thế, gió thì theo chiều kim đồng hồ, nhưng lốc xoáy lại ngược chiều kim đồng hồ.

(emyeukhoahoc , nguồn tham khảo:  wikipedia, internet)


Web Counter

 
Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: