코리올리 효과

전향력에 의한 코리올리 효과(Coriolis effect)를 쉽게 설명해 주는 글을 찾았다. 전향력은 지구의 자전 때문에 생기는 관성으로 인해 물체의 이동 경로가 휘는 것을 설명하는 가상의 힘이다.

적도의 한 지점 A, 같은 경도 상의 북반구에 위치한 지점 B와 남반구에 위치한 지점 C를 선택하자. 이 세 지점 모두 같은 경도 상에 존재하고 위도만 다르다.

적도의 지점 A에서 북쪽의 지점 B를 향해 공을 던지는 것을 상상해 보자. 이 공은 던지기 전에도 이미 지구 자전에 의해 서쪽에서 동쪽으로 회전 운동을 하고 있었다. 지구 상에서는 멈춰 있는 것처럼 보였지만 지구 밖에서 보면 공은 움직이고 있었다. 이제 이 공은 손을 떠남과 동시에 북쪽으로 던져지는데 관성에 의해 동쪽으로도 기존의 속도벡터가 존재한다는 것을 잊으면 안 된다. 따라서 공은 북동쪽으로 날아가게 된다. 공을 던진 지점에서 관찰하면 관찰자도 동쪽으로 같은 속도로 움직이고 있으므로 북쪽으로만 날아 가는 것처럼 보인다. 적도의 지점 A와 북쪽의 지점 B는 같은 각속도를 가지고 회전하고 있지만 지점 A의 회전반경이 더 크므로 지점 A의 선형속도가 지점 B의 선형속도보다 빠르다. 관성에 의해 공은 동쪽으로 지점 A의 선형속도와 같은 속도로 움직이고 있다는 것을 잊지 말자. 물론 공은 북쪽으로도 움직이고 있다. 공이 지점 B의 위도 상에 도착했을 때 지점 B는 공보다 느리게 선형운동을 하고 있었으므로 공의 서쪽에 위치해 있다. 즉, 지점 A에서 지점 B를 향해 적도의 수직방향으로 일직선으로 던져도 공이 지점 B의 위도에 다다를 때는 지점 B보다 동쪽에 도착하게 된다. 공의 이동 방향에서 보면 지점 B는 왼쪽에 위치해 있고 공은 오른쪽으로 휘면서 이동했다.

반대로 북쪽의 지점 B에서 적도의 지점 A로 공을 던지는 것을 상상해 보자. 이번에도 관성에 의해 공은 동쪽 방향의 속도벡터가 존재하게 되는데 지점 B가 지점 A보다 느린 선형운동을 하므로 공이 적도에 다다를 때 쯤엔 지점 A가 공보다 동쪽으로 더 멀리 가 버렸다. 공의 이동 방향에서 보면 지점 A는 왼쪽에 위치해 있고 공은 오른쪽으로 휘면서 이동했다. 위의 경우와 똑같이 오른쪽으로 휘면서 이동했다.

적도의 지점 A에서 남쪽의 지점 C로 공을 던지면 똑같이 관성에 의해 동쪽 방향의 속도벡터가 존재한다. 공이 지점 C의 위도에 다다를 때면 지점 C가 공보다 동쪽으로 느리게 움직이고 있었으므로 공이 지점 C의 동쪽에 도착한다. 공의 이동 방향에서 보면 지점 C는 오른쪽에 위치해 있고 공은 왼쪽으로 휘면서 이동했다.

반대로 남쪽의 지점 C에서 적도의 지점 A로 공을 던져 보자. 역시 관성에 의해 공은 동쪽 방향으로도 속도벡터가 존재하게 되는데 지점 A의 속도보다는 작다. 공이 적도에 다다를 때 지점 A가 더 빠르게 동쪽으로 이동해 버렸으므로 공은 지점 A의 서쪽에 도착하게 된다. 공의 이동 방향에서 보면 지점 A는 오른쪽에 위치해 있고 공은 왼쪽으로 휘면서 이동했다.

정리하자면 북반구에서는 물체 이동 방향의 오른쪽으로 휘면서 이동하고 남반구에서는 왼쪽으로 휘면서 이동한다. 이걸 외울 게 아니라 적도에서 북쪽 또는 남쪽의 수직 방향으로 공을 던지면 관성에 의해 어느 쪽으로 꺽일지 생각하면 쉽게 이해할 수 있다. 그럼 지구가 서쪽에서 동쪽으로 회전하는 것은 어떻게 아냐고? 동쪽에서 해가 뜨니까 지구는 동쪽 방향으로 회전하고 있는 거다.