Városi legenda, hogy Ausztráliában fordítva örvénylik a lefolyó kádvíz

De ha elég nagy a kád, pontosan kör alakú, és egy napig hagyjuk a vizet lenyugodni, akkor tényleg biztosan állítható, hogy fordított irányban örvénylik a két féltekén.

Ugye hallottad már, hogy a Föld északi féltekéjén a víz a kádból az óramutató járásának megfelelő irányban örvénylik le a lefolyón, a déli féltekén meg fordítva? De igaz-e ez vagy sem?

Aki járt már Kenyában és meglátogatta az Egyenlítőt, biztos látott egy érdekes tudományos bemutatót, ami pont erről szólt. Ha még nem volt szerencséje ilyen utazáshoz, akkor megtekintheti ezt a YouTube-on.

Az úriember először az Egyenlítő vonalától délre vagy tíz méterre mutatja be a kísérletet. Egy edénybe tölti a vizet, majd egy lefolyón leereszti és közben egy kis bedobott virágszirom mozgásával vizualizálja, hogy a víz tényleg az óramutató járásával ellentétesen spirálozva folyik le. Ezután a demonstráció tíz méterrel az Egyenlítőtől északra folytatódik egy másik edénnyel és másik szirommal. A víz itt tényleg az óramutató járásának megfelelően örvénylik át a lyukon. Az Egyenlítőn elhelyezett edényben a víz és a virágszirom egyenesen, örvénylés nélkül folyik ki. Mindhárom edény belső falán gondos kezek fel is festették, hogy mit kell észrevenni, hogy milyen irányban fog kifolyni a víz a kádból.

Az elmélet bizonyítva, a közönség a tudomány nagyszerűségén lelkendezik hangosan. „Saját szememmel láttam, hogy a Coriolis-erő hogyan téríti el a vizet az Egyenlítő két oldalán” – mutathatja mobilos videófelvételét büszkén otthon barátainak.

Van egy pár bibi ezzel a demonstrációval. Ez bizony tipikus turistaátverés!

Lássuk csak, hogy miből tudom ezt.

A Gaspar-Gustave Coriolisról elnevezett erő egy úgynevezett tehetetlenségi erő, azaz valami olyasmi, mint amit akkor érzünk, amikor hirtelen lefékez a trolibusz, és dominószerűen letaroljuk az előttünk álló utastársakat. Vagy még inkább, amikor erős forduláskor a kanyarodással ellentétes irányba húz minket egy rejtélyes erő. A testünk tehetetlensége ez, amely megtartaná a test eredeti sebességét és irányát, ezért elmozdul a gyorsuló, lassuló, kanyarodó, forduló platformhoz képest.

Gondoljuk el, hogy mi történik egy ágyúlövedékkel, amelyet az Északi-sarkról lőnénk el Budapest felé (majdnem azt írtam, hogy dél felé, de hát ott mindenfelé dél felé van). A lövedék elhagyja a csövet, és elindul a távoli fővárosunk irányába. Csakhogy a Föld forog. Az Északi-sark egy helyben marad, de tőle távolodva a Föld felszíne nyugatról keleti irányba száguld. Minél délebbre haladunk, annál gyorsabban, az Egyenlítőn már egy nap alatt 40 000 kilométert halad minden egyes pont. Ha a lövedékkel együtt repülnénk, úgy tűnne, mintha jobb irányba, nyugatra eltérnénk. Pedig nem mi térünk el, hanem a Föld fordul el alattunk. Budapestet nem fogjuk eltalálni, attól nyugatra fog becsapódni a lövedék. Hogy mennyire, az leginkább attól függ, hogy milyen gyorsan repült, azaz mennyi időt töltött a levegőben, illetve, hogy ezalatt mekkorát fordult el alatta a földgolyó.

Ha a Kongói Demokratikus Köztársaság Bandundu nevű városából az Egyenlítőről észak felé lőve próbálnánk Budapestet elérni, akkor is közbeszólna a Coriolis-hatás. Most a lövedékünknek induláskor van már egy jelentős nyugat–keleti irányú sebességkomponense is, hiszen az Egyenlítő minden egyes pontja 40 000 km/nap sebességgel száguld az ágyúval együtt. Ahogy a lövedék halad észak felé, olyan területek felett halad el, amelyek egyre lassabban száguldanak kelet felé. A lövedék gyorsabban oldalaz kelet felé, mint a felszín. Ha a lövedéken ülnénk, megint azt látnánk, mintha jobbra térnénk el, csak ez most keleti irányt fog jelenteni.

A lövedék Budapesttől keletre fog becsapódni.

Az a sztori kering, hogy az első világháborúban a Falkland-szigeteknél harcoló hadihajók mindig mellélőttek. Nem azért, mert nem kalkuláltak a Coriolis-erővel, hanem mert azt az északi félteke 50. foka körülre kalibrálták (Brit-szigetek), nem a déli félteke 50. fokára (Falkland-szigetek). Azaz nem balra, hanem jobbra eltérítő erővel számoltak. Jó történet, de úgy tűnik, városi legenda. Már inkább hihető, hogy Párizs 1918-as német támadásakor a 122 kilométeres távolságra lövő aknavetőknél a Coriolis-erővel tényleg számolni kellett, mert ekkora távolságon már hatása összemérhető volt a szél hatásával.

A Coriolis-erő megnyilvánulása valójában még nagyobb távolságok esetén számottevő. Az északi féltekén az északi (északról fújó) és a déli (délről fújó) nagy hatótávolságú légáramlatok, szelek mind jobbra térnek el. A Ráktérítőtől az Egyenlítő felé fújó szelek nyugatra eltérülve hozzák létre a passzátszelet, amely segítette őseinket Amerika felfedezésében.

Szeretnék visszatérni lassan az Egyenlítőn bemutatott demonstrációra, ezért gyorsan nézzünk meg egy ahhoz hasonló, de valós, nagy léptékű folyamatot, a ciklonokat. Egy ciklon közepén alacsony légnyomású terület helyezkedik el, aminek hatására a távolabbi területekről e pont felé indulnak el légáramlatok, hogy kiegyenlítődjön a légnyomás. Azonban az északi féltekén a központ felé haladó szeleket a Coriolis-erő jobbra téríti el. Ezáltal azok az alacsony nyomású központ körül az óramutató járásával ellentétes irányban köröző, spirálozó alakzatokat alkotnak.

Az északi félteke alacsony nyomású rendszerei, ciklonjai tehát az óramutató járásával ellentétesen, a déli féltekéé azzal megegyező irányba forognak.

Hoppá! Ciki! Kenyában rosszul tudják a fizikát. Pont fordított eredményű volt a turistakopasztó demonstráció.

Ecuadorban jobban tudják, ott a hölgy demonstrációja ebben az értelemben korrekt. Az Egyenlítőtől öt méterre északra az óramutató járásával ellentétesen megy le a víz és vice versa. Ráadásul ő ugyanazt az arany színű kádját cipeli mind a három helyre, aminek mindjárt fontos szerepe is lesz a magyarázatban.

Az összes ilyen demonstrációval az a baj, hogy ilyen kis rendszerekben, deciméter méretű edényekben a Coriolis-erő hatása milliószor kisebb, mint ami az edény, a lefolyó alakjából, a víz beöntésének irányából és egyéb hatásokból származik.

Tehát nem a Coriolis-erő fogja meghatározni, hogy hogyan folyik le a víz!

A kenyai demonstrációban három különböző kádat használnak a három helyszínen. Nem ajánlom, hogy megkérd őket, hogy cseréljék meg a kádakat, és úgy ismételjék meg a kísérleteket. Gondosan ki lehet alakítva a lefolyó a három edényben, hogy biztosan „igazolják” a fizikát. No de mi van az ecuadori hölgy demonstrációjával? Ő egy kádat használ!

A vállalkozóbb kedvűek itt álljanak meg egy szusszanásnyira, nézzék meg újból a videót, és próbáljanak rájönni a trükkre.

Ha nem sikerül, akkor elárulom, hogy a hölgy az „Egyenlítő” állomással kezd. Előtte jó sokat magyaráz, hogy a kádba öntött víz lenyugodhasson. És láss csodát: a víz egyenesen folyik le. A „déli féltekén” gondosan balról önti be a kádba a vizet és azonnal elkezdi a kísérletet. Látszik, hogy a víz már a dugó kihúzása előtt is forog – a várt eredménynek megfelelően az óramutató járásának irányába. Az „északi féltekén” jobbról önti a vizet, ami azonnal körözni kell – most persze a másik irányba.

Nos, tehát most már bizton állíthatjuk, hogy a Coriolis-erő kimutathatatlan kádnyi méretben.

Vagy mégsem?

1962-ben kapta meg Watson és Crick a Nobel-díjat a DNS kettős spirál felfedezéséért. Lehetne-e ennél alkalmasabb érv a lefolyóban a Coriolis-erő hatására spirálozó víz tudományos igényű demonstrálására?

Nem valószínű, hogy pont erre gondolt massachusettsi laborjában a mérnök professzor Ascher H. Shapiro, amikor felállította két méter átmérőjű, 15 centiméter mély, kör alakú medencéjét, aminek közepére egy 9 milliméteres lukat fúrt. Egy csövön keresztül úgy töltötte fel a medencét vízzel, hogy az az óramutató járásával megegyező irányba forogjon (a „rossz” irányba). Ezután egy teljes napot hagyta a medencét lefedve lenyugodni a vizet, majd megnyitotta a lefolyót. Húsz percig tartott, amíg teljesen kifolyt a víz a medencéből a kis lukon, és az első negyedórában semmi forgás nem látszott. Aztán lassan beindult az óramutató járásával ellentétes irányú vízkörzés, a végére már tizenöt kört megtéve percenként. Később ausztrál diákok megismételték Shapiro kísérletét Sydney-ben (déli félteke) egy hasonló szerkezetben, és náluk a víz az óramutató irányának megfelelő forgással folyt ki.

Van egy fura érzésem most, hogy a végére érek ennek a cikknek. Elnézem a házi videókon a kenyai és ecuadori bemutatókat, hallom a felvevőt tartó apuka áhítatos felhorkanását, az anyuka sikkantgatásait, olvasom a megosztásokon a lelkendező hozzászólásokat: „Ez a tudomány!”, „Látod, működik!”

Most akkor én vagyok a gonosz?