¿Por qué la atmósfera gira junto con la tierra?

Ahora estoy aislando la atmósfera

Estaba leyendo en alguna parte sobre una forma realmente barata de viajar: usar globos para alejarnos de la superficie de la tierra. La idea sostenía que debido a que la tierra gira, deberíamos poder aterrizar en un lugar diferente después de un tiempo. Como todos sabemos, esto no sucede.

Alguien dijo que la razón por la que esto no sucede es porque la atmósfera (aire, nubes, etc.) también gira alrededor de la tierra (con la misma velocidad angular que la rotación de la tierra). Dado que también somos parte de la atmósfera, nuestra posición no cambia relativamente.

Bueno, no estoy convencido con esa respuesta. ¿Por qué la atmósfera gira junto con la tierra? La fuerza gravitacional está hacia el centro de la tierra, pero no veo cómo hace que la atmósfera gire.

Si bien tiene algunas respuestas (correctas) sobre qué hace que el aire siga la rotación de la tierra, la rotación en sí influye en el movimiento del aire y crea algunos vientos permanentes de oeste a este, como las corrientes en chorro en.wikipedia.org/wiki/Jet_stream , que se ha utilizado como "una forma realmente barata de viajar" para las bombas japonesas durante la Segunda Guerra Mundial
Estoy de acuerdo con el sentimiento de la pregunta, sin embargo, me gustaría señalar que los vientos soplan en todas las direcciones y, como tal, la atmósfera realmente no gira en la forma en que parece suponer.
No estoy de acuerdo con que la atmósfera esté girando con la tierra debido a la fricción. Coloque una pelota encima de la cabeza de una raqueta de tenis... mueva la raqueta hacia la izquierda, la pelota rueda en la dirección opuesta y permanece relativamente en el mismo punto de atracción gravitatoria. O usa una pelota y una tabla para el experimento.
En realidad, si logras levantar y simplemente contrarrestar el movimiento de la atmósfera (considerando la rotación de la atmósfera y los vientos de trigo, también relacionados con la rotación de la tierra), verás que la tierra gira debajo de ti. es un helicóptero

Respuestas (6)

La atmósfera gira junto con la Tierra por la misma razón que tú.

No se necesita fuerza para hacer que algo funcione. Esa es una ley básica de la física: que algo que se mueve seguirá moviéndose si no hay fuerza sobre él.

Se necesita fuerza para hacer que algo cambie su velocidad o para que su movimiento apunte en una nueva dirección. Una fuerza puede hacer ambas cosas o solo una de ellas. La mayoría de las fuerzas hacen ambas cosas, pero una fuerza que empuja exactamente en la misma dirección en la que ya estás yendo solo cambia tu velocidad y no cambia tu dirección. Una fuerza que empuja en ángulo recto a la dirección en la que ya estás yendo solo cambia tu dirección y no agrega velocidad. Una fuerza a las "10 en punto", por ejemplo, cambiará tanto su velocidad como su dirección.

Mientras te quedas quieto en la Tierra, continúas yendo a la misma velocidad, pero tu dirección cambia; entre el día y la noche te mueves en direcciones opuestas. Entonces, las fuerzas sobre ti deben estar en ángulo recto con la dirección de tu movimiento. De hecho ellos son. Tu movimiento es de oeste a este a lo largo de la superficie de la Tierra, y la fuerza de la gravedad te atrae hacia el centro de la Tierra; la fuerza y ​​tu movimiento son en ángulo recto. Del mismo modo para la atmósfera. Se mueve junto con la Tierra, y se mueve a una velocidad constante. No necesita nada para empujarlo junto con la Tierra. Dado que solo cambia su dirección de movimiento, solo necesita una fuerza en ángulo recto con respecto a su movimiento, al igual que usted, y la fuerza que hace el trabajo es nuevamente la gravedad.

Esa no es la imagen completa, porque la cantidad de cambios en la dirección del movimiento depende de qué tan fuerte sea la fuerza del ángulo recto. Resulta que la gravedad es demasiado fuerte para cuánto cambia nuestra dirección de movimiento a medida que la Tierra gira. Debe haber alguna otra fuerza sobre nosotros y sobre la atmósfera que anule la mayor parte de la gravedad. Hay. Para mí es la fuerza de la silla en mi trasero. Para la atmósfera, es la presión del aire.

Entonces la gravedad no "hace que el aire gire". El aire ya se está moviendo, y la gravedad simplemente cambia su dirección para atraerlo en un círculo.

Tal vez se pregunte por qué el aire no se queda ahí y hace que la Tierra gire debajo de él. Una respuesta a eso es que, desde nuestro punto de vista, eso significaría un viento increíblemente fuerte todo el tiempo. Ese viento chocaría con cosas y eventualmente se ralentizaría a cero (eso es desde nuestro punto de vista: el aire "aceleraría" a nuestra velocidad de rotación desde un punto de vista en el espacio viendo cómo sucede todo). Incluso el aire en lo alto eventualmente rotaría con la Tierra porque, aunque no puede chocar contra montañas o edificios y evitar que vuele, esencialmente puede "golpear" el aire debajo de él debido a la fricción en el aire. (Esto es un poco redundante con la respuesta de dmckee; estaba a mitad de camino cuando me ganó)

Sobre el giro del aire: esto también funcionaría para la Tierra perfectamente esférica debido a la viscosidad del aire.
Una mención de la capa límite atmosférica sería relevante en el último párrafo...
No es una mala respuesta, pero si la atmósfera se mueve en una sola dirección, ¿por qué parece requerir el mismo esfuerzo moverse en cualquier dirección en el aire? Si se mueve contra el viento y la tierra se mueve debajo, debería notarse como ir contra un remolino en una piscina, probablemente notará la diferencia de fuerza, pero ese efecto parece estar ausente.
Lo siento, no entiendo a qué se refiere el pronombre "eso" en tu pregunta.
Pero no hay una fuerza constante para mover el aire para que coincida con la velocidad de la superficie de la tierra, hay una fuerza de fricción, pero esta fuerza de fricción se cancela con otra fuerza que deriva en la atmósfera como la diferencia de temperatura, de hecho, el aire solo es un fluido comprimible, por lo que es imposible una capa. influyó en otra capa, y la atmósfera de la capa superior necesita más torque para que pueda permanecer por encima de la capa subyacente, pero no hay un torque adicional allí, solo una fuerza de fricción, pero ¿cómo mover el fluido comprimible solo por fricción?
La masa sólida de la Tierra no es el todo. El líquido y el gas también forman parte de la masa de la Tierra y tienen impulso. Es parte de la masa que gira y no necesita que el sólido la acelere. La materia primordial arremolinada se forma en un planeta mucho después de que esa materia obtuviera su impulso inicial, que conserva hasta el día de hoy.
Estoy pensando que esta respuesta sería similar para un cilindro de O'neill. Leí en alguna parte que un cilindro de O'Neill adecuadamente grande tendría corrientes de aire entre la superficie y el eje debido a las diferencias de presión y que llegarían a un equilibrio de modo que en la superficie solo sentirías una ligera brisa. Aún más complicado sería cómo la "gravedad artificial" todavía te hace "caer" a la superficie cuando estás en el aire (es decir, un planeador).
Creo que la respuesta podría mejorarse aún más agregando el comentario de thorr18.
Hola, @MarkEichenlaub, ¿podría responder mi pregunta ? physics.stackexchange.com/questions/578971/…
Oye, ¿qué quieres decir con esa fuerza 'una fuerza a las 10 en punto'? ¿Puedes explicarlo?

Hay al menos dos razones:

  • la capa de aire adyacente a la superficie de la Tierra es arrastrada con ella (estando en reposo con ella).
  • viscosidad del aire : podría pensarse como una fricción entre diferentes capas de aire. Las capas superiores son arrastradas por las capas subyacentes.

Si el aire se detuviera repentinamente, la velocidad del viento sería de ~1500 km/h . A modo de comparación, los vientos del huracán Katrina fueron de ~100 km/h . Nos dice que la viscosidad del aire es lo suficientemente grande como para que otros efectos (p. ej., relacionados con el clima) no dominen su movimiento en relación con la superficie de la Tierra.

Pero si es causado solo por la fricción, entonces las diferentes capas de la atmósfera tienen una velocidad angular diferente. Entonces, cuando se ve desde la superficie de la tierra, la nube volará hacia el oeste.
@MohammadFajar sería cierto si la rotación de la Tierra se acelerara rápidamente (los días se vuelven mucho más cortos/más largos)
La única fuerza aplicada en esta situación fue la fuerza de fricción debajo de las capas. Entonces, cada capa de la atmósfera tiene la misma velocidad lineal, desencadena alguna fuerza externa dada desde el espacio. Si tienen una velocidad lineal similar, entonces deben tener una velocidad angular diferente.
@MohammadFajar Imagine que está parado en un rascacielos: su velocidad "lineal" y la velocidad de las personas en el suelo son diferentes, pero ninguna parte del rascacielos se mueve entre sí.
pero el rascacielos es un cuerpo rígido, el aire no lo es.
@MohammadFajar: supongamos que sé que el aire no es un cuerpo rígido. Intenta interpretar mi comentario teniéndolo en cuenta. No veo el punto de su enlace ("flujo laminar").

Fricción AKA resistencia al viento.

Debe haber tratado de pararse en un fuerte viento o haber sacado la mano por la ventana de un vehículo en movimiento. A partir de eso, puedes sentir la fuerza que el aire en movimiento ejerce sobre los objetos en su camino, y por la ley de reacción de Newton, las cosas en el camino ejercen una fuerza igual que tiende a mover el aire a la misma velocidad que el suelo cerca de él.

Incluso si la atmósfera comenzó en reposo, hace mucho tiempo que se habría acelerado.

Pero hay un avión que vuela sobre nosotros y nunca arrastra la capa de aire a su alrededor, y esa capa de aire nunca arrastra la capa adyacente, por lo que hay viento en el suelo, porque el aire tiene una baja viscosidad.

Por fricción. La fricción entre la superficie terrestre y la atmósfera.

Toda la materia es atraída hacia el centro de la Tierra debido a la fuerza gravitatoria.

El aire también es materia, y es atraído hacia el centro de la tierra, y debido a esta fuerza, viaja junto con la Tierra cuando gira. El globo, incluso cuando se eleva sobre la superficie de la Tierra, sigue siendo atraído hacia el centro de la Tierra y se mueve con la Tierra, sujeto a otras fuerzas aplicadas sobre él, como la fricción, etc.

La atmósfera gira junto con la Tierra debido a la fricción. La fricción hace que las moléculas que están en contacto con el suelo se muevan. La fricción entre las moléculas de aire (viscosidad del aire) hace que las moléculas superiores se muevan.

Nota: por eso, a medida que nos movemos hacia el norte, la velocidad angular del aire se vuelve más pequeña porque la velocidad angular de la Tierra es más pequeña.

¿Tu analogía realmente es válida? La extensión del agua alrededor del barco es bastante grande en comparación con el tamaño del barco. La atmósfera es una capa relativamente delgada y no hay aire estancado a su alrededor, ¿verdad?
tienes razón, mi analogía no es exacta pero no porque el barco es pequeño en relación con el agua sino porque el agua de mar no tiene fin en contraste con la atmósfera que tiene. La velocidad angular de la atmósfera es la misma pero la velocidad aumenta con el radio (si no podríamos viajar usando globos)...
¿Por qué la atmósfera gira junto con la tierra?
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