La fuerza de Coriolis
Todos hemos oído hablar de la fuerza de Coriolis y sabemos que es responsable de los ciclones, del desvío de los proyectiles, de los vientos Alisios y, al menos según alguna película de James Bond, de la forma en que gira el agua al caer por un sumidero.
Voy a intentar explicar qué es. Lo primero que hay que decir es que no es una fuerza real como la gravitatoria, la de un muelle o la de rozamiento con el aire o con una superficie. Es una fuerza aparente que hace falta inventarse para que los sucesos mecánicos que ocurren en la superficie de la tierra tengan un tratamiento sencillo.
Me explico: si estamos en un tiovivo parado, un ocupante de un caballo cercano al eje de giro le tira sin ninguna dificultad una naranja a un amigo ocupante del borde y éste la recoge. Si hacemos lo mismo con el tiovivo en marcha, por ejemplo en el sentido de las agujas del reloj visto desde arriba, la misma maniobra hace que la naranja se vaya a la izquierda del que la tira, que verá que es muy difícil hacer llegar a la naranja a su destino. De hecho tendrá que apuntar a su derecha (tanto más cuanto más deprisa vaya el tiovivo) para que llegue al amigo.
Esto visto por alguien que está fuera del aparato es muy sencillo: el amigo en el borde va más deprisa que el otro (al estar más afuera recorre una circunferencia mayor en el mismo tiempo) por lo que escapa de la trayectoria de la naranja que lleva inicialmente la velocidad del amigo del centro, que es menor. Para esa persona fuera del tiovivo los cuerpos en movimiento se comportan como se espera y no hay misterio.
Para los amigos dentro del tiovivo sin embargo hay dos soluciones: o tienen en cuenta su propio giro y calculan las 3 trayectorias: la del que tira, el que recibe y el objeto que se lanza para tener claro cómo se comportan, o bien adoptar la solución de Gaspar-Gustavo Coriolis que es describir sólo la trayectoria del objeto lanzado pero teniendo en cuenta que aparece una fuerza 'aparente' que le hace desviarse. Tiene la ventaja de que se considera a los dos amigos como si estuvieran quietos (ellos se ven a sí mismos quietos uno respecto al otro) y la desventaja de que hay que incluir una fuerza irreal.
Nosotros estamos en la Tierra, que como sabemos gira sobre sí misma una vez cada 24 horas. Es conveniente para un observador terrestre que hace mediciones considerar que él está quieto y no moviéndose junto con la Tierra. Por tanto, para que cuadre el comportamiento de los objetos en movimiento (por ejemplo si lanzo un cohete desde Madrid a Londres) hay que considerar que hay otra fuerza que desvía el cohete a la derecha. Para acertar tendré que apuntar un poco a la izquierda. En el hemisferio sur es al contrario, los cuerpos se tienden a desviar a su izquierda. Esto es porque la Tierra gira, vista desde arriba, en el sentido contrario a las agujas del reloj. Por eso el sol sale por el Este.
La fuerza de Coriolis es necesariamente pequeña puesto que el giro de la Tierra es lento. Se nota en trayectorias de proyectiles o en vuelos de avión de largo recorrido y horas de vuelo. Todos ellos se desvían a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el sur.
En los ciclones el efecto es por lo siguiente. Debe haber una zona de baja presión atmosférica. Esto es debido a que el aire es menos denso en esa zona (normalmente es por estar caliente: las moléculas del aire se mueven más y tienden a ocupar más espacio, bajando la densidad). Al ser menos denso suele hacer viento (aire en movimiento) desde las zonas más frías (más densas) de alrededor, hacia el centro. Este desplazamiento es de largo recorrido (centenares de kilómetros) por lo que se nota el desplazamiento de Coriolis. Cada ráfaga de viento que sopla desde el círculo alrededor de la baja presión hacia el centro se desvía a su derecha (mirando hacia el centro), por lo que el efecto combinado es que todo el aire se desplaza hacia el centro girando en sentido contrario a las agujas del reloj.
Exactamente por el mismo motivo mucha gente piensa que a los desagües les pasa lo mismo. A pesar del nulo rozamiento del agua entre sí, la distancia que recorre en horizontal hacia el agujero es muy pequeña y lo hace en muy poco tiempo por lo que en principio el efecto de Coriolis es inobservable. Se notan mucho más cosas como la velocidad inicial por pequeña que sea que llevaba el agua al haber sido agitada, la forma del lavabo, etc. Hay autores que dicen que puede observarse con depósitos muy extensos (para que el agua tenga que recorrer horizontalmente varios metros hasta el agujero), con el agua en reposo durante mucho tiempo para evitar efectos colaterales, destapando el tapón desde fuera del líquido para no agitarlo lo más mínimo y con un agujero muy pequeño para que esté horas vaciando.
En Kenia hacen una demostración los nativos vaciando un recipiente a ambos lados de una supuesta línea del ecuador. La verdad es que en la forma de llenarlo por muy pequeña que sea la orientación que se da al agua está la clave de hacia qué lado irá, no en la casi inapreciable a ese nivel fuerza de Coriolis.
He encontrado un artículo que afirma que se nota la fuerza de Coriolis en los vagones de equipaje que llevan los operarios en las estaciones. Dice que todos saben que se deben conducir por la parte izquierda para que, al desviarse por Coriolis los últimos vagones a la derecha, no caigan a las vías. Es posible que con la velocidad relativamente alta de los vagones, el recorrido largo y la acumulación de efecto el responsable de esto sea Coriolis. Sería muy interesante saber si en el hemisferio sur es al contrario.
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victor -