В какую сторону закручивается вода в раковине: правда и мифы об эффекте Кориолиса

Распространено мнение, что в Северном и Южном полушариях вода в сливе крутится в противоположных направлениях. Ученые объясняют, почему в домашней раковине вы этого, скорее всего, не увидите — и как на самом деле можно наблюдать эффект Кориолиса

Существует распространенное мнение, что вода в сливе закручивается в противоположных направлениях в Северном и Южном полушариях. Но есть ли в этом доля правды? Когда вы вынимаете пробку из ванны, действительно ли вода в Нью-Йорке кружится в одну сторону, а в Сиднее — в другую?

Хотя эта идея основана на реальном научном принципе, в небольшом сливе в вашем доме вы его, скорее всего, не увидите, рассказали эксперты Live Science.

Эффект Кориолиса

Представление о том, что вода в Северном и Южном полушариях крутится в противоположных направлениях, связано с явлением, известным как эффект Кориолиса. Когда что-либо — воздух или вода — движется по Земле, вращающейся вокруг своей оси, это вещество как будто отклоняется от прямого пути, потому что поверхность под ним в разных точках вращается с разной скоростью. Точки вблизи экватора движутся быстрее, чем точки у полюсов, поскольку за те же 24 часа им нужно пройти больший круг.

На огромных расстояниях, характерных для погодных систем и океанических течений, это небольшое отклонение накапливается и становится значимым. Ключевые слова здесь — «огромные расстояния». Эффект Кориолиса слаб, поэтому ему нужно достаточно времени и пространства, чтобы вызвать заметное изменение. Штормы и погодные системы могут сохраняться в течение нескольких дней и простираться на сотни километров. А у воды в раковине, ванне или унитазе есть лишь несколько секунд, прежде чем она исчезнет в сливе.

«Всегда нужно думать о правильных временных и пространственных масштабах», — сказала Live Science Сюзанна Хорн, профессор численной и математической гидродинамики в Университете Ковентри в Великобритании.

В масштабе вашей ванной комнаты решающую роль играют, казалось бы, незначительные детали. Вода может уже слегка вращаться из-за того, как она попала в раковину, как кто-то двигался в ванне или как была вынута пробка. Раковина и слив вряд ли идеально симметричны, что тоже имеет значение, а конструкция унитаза намеренно направляет поток воды. Все эти факторы влияют на воду в вашей раковине сильнее, чем эффект Кориолиса. (Иными словами, тот эпизод «Симпсонов», где Барт исследует направление слива в Австралии и США, ошибался.)

Поэтому одна и та же раковина может сливать воду по часовой стрелке в одном случае и против часовой — в другом, в зависимости от того, как меняются эти переменные в конкретный день. Направление зависит главным образом от того, как вода попала в раковину и какова геометрия емкости и слива, отмечает Библиотека Конгресса.

Таким образом, хотя эффект Кориолиса, лежащий в основе этого утверждения, реален, на воду в домашнем сливе обычно действуют гораздо более сильные факторы.

Как увидеть эффект Кориолиса в действии

Чтобы вращение Земли — и, следовательно, эффект Кориолиса — стало значимым в эксперименте со сливом, сказала Хорн, «есть два способа: либо дать воде стекать очень медленно, либо сделать эксперимент гораздо масштабнее».

Гидродинамики описывают это с помощью числа Россби, которое сравнивает инерцию потока с влиянием вращения планеты. Малое число Россби означает, что эффект Кориолиса важен; большое — что поток движется слишком быстро или на слишком коротком расстоянии, чтобы вращение Земли имело большое значение. Обычный домашний слив твердо относится ко второй категории. По словам Хорн, он «не чувствует вращения».

Тем не менее существуют способы увидеть эффект Кориолиса в действии. В тщательно спланированном эксперименте исследователи подавили эти более сильные возмущения, чтобы дать эффекту Кориолиса достаточно времени проявиться.

В эксперименте 1962 года, описанном в журнале Nature, исследователь из Массачусетского технологического института использовал большой, тщательно подготовленный резервуар, из которого перед сливом были устранены остаточные движения воды. Вода в итоге закрутилась против часовой стрелки, как и предсказывалось для Северного полушария.

Три года спустя, в другом исследовании, опубликованном в Nature, исследователи из Сиднейского университета провели аналогичный эксперимент в Южном полушарии. Приняв столь же строгие меры предосторожности против внешних возмущений, они наблюдали предсказанное вращение по часовой стрелке. Эти два эксперимента продемонстрировали, что вращение Земли может определять направление воронки при сливе — но только в чрезвычайно контролируемых условиях. Иными словами, эффект Кориолиса проявляется лишь после того, как устранены практически все остальные переменные.

Это совсем не то же самое, что утверждать, будто каждая раковина или унитаз сливают воду в определенном направлении в зависимости от полушария. В обычной сантехнике форма слива, начальное движение воды и способ ее выпуска гораздо важнее.

«Просто спросите себя: происходит ли то, на что вы смотрите, медленнее вращения Земли и достаточно ли долго — только тогда сила Кориолиса действительно начинает иметь значение», — сказала Хорн.

Источники: комментарии Сюзанны Хорн для Live Science, Библиотека Конгресса, эксперименты, описанные в журнале Nature (1962, 1965).