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2008.06.29 23:52

토네이도에 대해

조회 수 14675 추천 수 0 댓글 3
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질문이 많아지네요 ㅠ_ㅠ


토네이도는 북반구에서는 반시계, 남반구에서는 시계방향으로 회전한다고하네요-
그런데
자연에서 발생하는 토네이도가 일정한 방향으로 회전하는 이유는 무엇인가요??
그리고 북반구에서 반시계방향으로 회전한다면
저기압에 해당하는 건가요??

Comment '3'
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    조영우 2008.06.30 00:45

    전향력 때문입니다. 하지만, 약간의 주의가 필요합니다. 토네이도와 같이 수평 규모가 작은 경우에는 전향력이 큰 영향을 주지 못합니다***. 하지만, 토네이도는 뇌우에 의해서 발달하므로 그 회전 방향도 뇌우의 영향을 받습니다. 앞에서 토네이도의 회전 방향이 전향력에 의해 결정된 것이라고 한 것은, 토네이도를 유발한 뇌우의 회전 방향이 전향력에 의해 결정되며, 토네이도의 회전 방향도 그 영향을 받아 결정된다는 뜻입니다.

    한 가지 더 주의할 것은, 북반구에서 대부분의 토네이도가 반시계 방향으로 회전하기는 하지만 때로 시계 방향으로 회전하는 토네이도도 관측된다는 점입니다. 여기서는 그런 상황은 배제하고 설명하겠습니다.

    바람의 운동을 일으키는 힘은 기압경도력입니다. 기압경도력에 의해 기류가 움직이기 시작하면 전향력이 작용하면서 북반구에서는 진행 방향의 오른쪽으로, 남반구에서는 진행 방향의 왼쪽으로 편향되도록 합니다. 주변의 기압 배치의 결과 등압선에 곡률이 존재하면(거의 대개 그렇지만) 기압경도력의 일부가 구심력으로 사용되면서 기류를 회전 운동시킵니다. 단순하게 표현하기 위해서, 회전 운동을 원운동이라고 하겠습니다.

    북반구에서는 전향력에 의해 기류가 진행 방향의 오른쪽으로 편향되죠. 만약 마찰력이 없다면 기류는 등압선에 나란하게 이동할텐데, 지상 마찰력이 존재하므로 기류는 고기압 영역에서 저기압 영역으로 비스듬하게 횡단하는 패턴으로 나타납니다. 북반구에서는 진행 방향의 오른쪽으로 비스듬하게, 남반구에서는 진행 방향의 왼쪽으로 비스듬하게...

    저기압 중심의 원형 등압선의 각 지점에서 기류가 진행 방향의 오른쪽으로 편향되는 것을 표시해보시면, 기류가 반시계 방향으로 돌면서 저기압 중심으로 진입하는 것을 확인하실 수 있습니다. 남반구에서도 마찬가지로 하시면 기류가 시계 방향으로 돌면서 저기압 중심으로 진입하는 것을 확인하실 수 있습니다.

    토네이도는 저기압이긴 하지만, 보다 규모가 큰 다른 저기압과 다른 점은 충분히 발달한 경우 전향력은 구심력 또는 원심력에 비해 무시할 수 있을 정도로 작다는 점입니다. 이것은 토네이도의 회전 반경이 작기 때문입니다. 구심력 또는 원심력은 회전 반경에 반비례하는데, 토네이도의 경우 회전 반경이 매우 작습니다. 따라서, 충분히 발달한 토네이도의 경우 구심력 또는 원심력이 전향력에 비해 매우 커지므로 풍속이 충분히 커졌을 때에는 전향력을 무시할 수 있게 됩니다. 기압경도력과 원심력, 그리고 마찰력이 평형을 이루면서 부는 바람 또는, 기압경도력에서 마찰력을 뺀 힘의 전부가 구심 운동을 일으키는 데에 쓰여서 유지되는 바람이라고 보시면 됩니다.

     

    *** 앞에서 '토네이도와 같이 수평 규모가 작은 경우에는 전향력이 큰 영향을 주지 못한다'고 했습니다. 하지만, 아래 동영상에서는 회전놀이기구(일명 뺑뺑이)의 수평 규모가 매우 작음에도 불구하고 전향 효과가 분명하게 나타납니다. 이것은 뺑뺑이의 회전 속력이 매우 크기 때문입니다. 지구의 경우, 토네이도와 같은 수평 규모에서 전향 효과가 나타나기에는 지구의 자전 속력이 너무 작습니다. 만약 지구의 자전이 충분히 빨라진다면 토네이도에서도 전향 효과가 나타날 수 있습니다. 아래 동영상에서 뺑뺑이의 회전 반경이 매우 작지만 회전 속력이 충분히 크기 때문에 전향 효과가 나타나는 것입니다.


  • profile
    조영우 2009.05.02 05:52

    개정하였습니다.

    * 북반구에서 토네이도가 시계 방향으로 회전하는 사례도 있음을 추가하였습니다.

    * 물체의 운동 규모와 행성의 자전 속력에 따라 전향 효과가 나타날 수 있는 규모가 달라질 수 있음을 추가하였습니다.

     

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    지구인 2008.06.30 23:40

    답변감사합니다 ^_^

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