'코리올리 효과'와 '보이스 발로트 법칙'이란?

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코리올리의 효과(Coriolis Effect)와

보이스 발로트 법칙

 

 

우리가 기차를 타고 간다면, 기차의 이동과 함께 우리 몸도 기차가 가는 방향으로 운동하고 있다. 마찬가지로 지구상에 있는 모든 것은 지구가 자전하기 때문에 지구와 함께 운동하는 관성을 가지고 있다.  

 

지구의 자전 속도는 적도에서는 빠르고 남극 또는 북극쪽으로 갈수록 느리다. 적도상의 한 지점에서 북극 방향으로 경선(經線)을 따라 장거리 미사일을 발사한다면, 미사일은 직선으로 가지만 그것이 떨어진 장소(표적)는 관성의 영향으로 경선의 약간 오른쪽이 된다. 반대로 북극점에서 적도를 향해 경선을 따라 장거리 미사일을 발사한다면, 그 탄두는 표적보다 약간 왼쪽으로 편향(偏向)하여 떨어진다.

 

대기 중의 공기는 고기압에서 저기압 쪽으로 이동한다. 태평양에서 발생하여 북쪽으로 이동하고 있는 폭풍의 구름 사진을 보면, 저기압의 중심인 태풍의 눈을 향해 구름은 시계 반대 방향으로 돌고 있다. 반대로 남반구에서는 그 방향이 반대이다. 이처럼 태풍의 구름이 돌게 되는 것은 지구가 자전할 때 나타나는 원심력 때문에 생기는 현상이다.

 

이런 기상현상을 수학적으로 풀이하여 논문으로 처음 발표한(1835년) 과학자는 프랑스의 코리올리(Gaspard-Gustave de Coriolis, 1792-1843)이다. ‘코리올리의 효과’(Coriolis Effect)를 20세기 초에는 ‘코리올리 가속’이라 불렀고, 1920년 이후로는 ‘코리올리 힘’으로 부르고 있다.

 

“코리올리 효과에 의한 편향의 정도는 회전체의 운동 속도에 비례한다.”

 

하수구 구멍으로 빠지는 물이 한 방향으로 돌면서 나가는 것을 보고, 코리올리의 영향 때문이라고 말한다면 그것은 사실이 아니다. 왜냐하면 코리올리의 힘은 중력 크기의 3,000만분의 1에 지나지 않아 무시할 정도로 약하기 때문에 배수구에서 그런 현상이 나타날 정도가 아니다. 그러나 대기 중과 해양에서는 코리올리의 영향이 두드러지게 나타난다. 그것이 태풍의 구름 모습이다. 태풍의 구름이 회전하는 정도는 위도(緯度)와 풍속(風速)에 따라 달라진다.

 

기상학에서는 코리올리 효과에 의해 나타나는 ‘보이스 발로트의 법칙’(Buys Ballot's Law)이 인용된다. 네덜란드의 화학자이며 기상학자인 크리스토프 보이스 발로트(Christoph Buys Ballot 1817-1890)는 1857년에 풍향에 대하여 다음과 같은 내용을 발표했다.

 

“북반구에서 바람을 등 뒤에서 맞고 있다면, 관찰자의 왼쪽에 저기압의 중심이 있다. 왜냐하면 북반구에서는 바람이 시계반대방향으로 돌며 불기 때문이다. 남반구에서는 이와 반대가 된다. 이런 현상은 고위도에서는 뚜렷하지만 저위도에서는 정확하지 않다.”

 

바람은 고기압에서 저기압 쪽으로 분다. 부이스 발로트의 법칙에 따르면, 우리나라에서 만일 동풍이 등 뒤에 분다면, 저기압의 중심은 자신의 왼쪽인 남쪽이다. 발로트가 코리올리 효과에 대해 주장을 한 거의 같은 시기에, 미국의 기상학자 제임스 헨리 코핀(James Henry Coffin, 1806-1873)도 같은 내용을 발표했다.

 

 

 

북반구에 생겨난 '태풍의 눈' 사진이다. 구름은 기압이 높은 바깥쪽에서 중심부를 향해 시계 반대방향으로 움직이고  있다.

 

 

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