Fuerza de Coriolis, sin cambio de latitud

Aquí hay una visualización:
Visualice una aeronave, con flotabilidad neutra, en posición estacionaria sobre algún punto en el ecuador.

En el ecuador, la rotación de la Tierra le da a la superficie de la Tierra una velocidad de aproximadamente 465 metros por segundo. La cantidad de fuerza centrípeta necesaria para hacer que un objeto se mueva a lo largo de una trayectoria circular con un radio de 6378 kilómetros (el radio ecuatorial de la Tierra), a 465 m/s, es de aproximadamente 0,034 newton por kilogramo de masa.

Por lo tanto, los objetos en el ecuador tienen un poco menos de peso que el peso que tendrían si la Tierra no girara. La gravedad efectiva: la gravedad real menos la cantidad de fuerza centrípeta requerida para co-rotar con la Tierra.

Ahora imagine que la aeronave navega primero hacia el este, recortada a flotabilidad neutra, y luego la aeronave hace un giro en U.

Cuando navega a 25 m/s hacia el este, la velocidad total se convierte en 465 + 25 = 490 m/s, lo que requiere una fuerza centrípeta de alrededor de 0,375 newton (por kilogramo de masa). Navegando a 25 m/s hacia el oeste, la velocidad total es 465 - 25 = 440 m/s, lo que requiere alrededor de 0,305 newton.

El punto crucial es: cuando la aeronave está co-rotando con la Tierra en rotación, ya es el caso de que proporcionar la fuerza centrípeta requerida va a expensas de la gravedad. Eso es lo que establece la diferencia entre moverse hacia el este o hacia el oeste.

Una derivación para la velocidad restringida a una latitud fija:

$u$velocidad con respecto a la Tierra, a lo largo de la línea de latitud
$a_s$requiere aceleración centrípeta cuando está estacionario con respecto a la Tierra
$a_u$aceleración centrípeta requerida cuando se mueve a velocidad u
$a_r$aceleración resultante; la diferencia de los dos anteriores
$\Omega$velocidad angular de la Tierra: una revolución por día sideral
$\omega_r$velocidad angular de la aeronave relativa a la velocidad angular de la Tierra.
$R$radio de la tierra

Como sabemos, la fórmula para la aceleración centrípeta requerida para mantener el movimiento circular:$a=\Omega^2R$.

Por tanto, para la aceleración resultante:

Esta expresión da el cambio de peso cuando la aeronave hace un giro en U (sin cambio de latitud).

Imagina pararte en el ecuador y lanzar algo hacia arriba. A nivel del suelo, la velocidad lateral debida a la rotación es$2\pi R_\oplus/P$dónde$P$es la duración del día. Por supuesto, usted y el objeto se mueven a esta velocidad, por lo que solo ve el componente vertical. pero en altura$h$el objeto todavía tiene esa velocidad lateral, mientras que la atmósfera a su alrededor tiene velocidad$2\pi (R_\oplus + h)/P$, una diferencia de$2\pi h/P$. Por lo tanto, desde la perspectiva del aire que se mueve con la Tierra a esa altura, el objeto se mueve hacia los lados.

Esto se vuelve más relevante si el objeto es un paquete de aire elevado por convección: tenderá a desplazarse hacia el oeste. Si, en cambio, descendiera, tendría demasiada velocidad lateral y se desplazaría hacia el este.