هل تتدفق المياه في اتجاهات مختلفة في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي؟

هناك فكرة شائعة مفادها أن الماء في المصرف يدور في اتجاهين متعاكسين في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي. ولكن هل هناك أي حقيقة في ذلك؟ عندما تسحب القابس من حوض الاستحمام، هل تدور المياه في اتجاه واحد في نيويورك وفي الاتجاه الآخر في سيدني؟

على الرغم من أن الفكرة مبنية على مبدأ علمي حقيقي، إلا أنك ربما لن ترى تنفيذها في مصرف صغير في منزلك، كما قال الخبراء لموقع Live Science.

تأثير كوريوليس

فكرة أن الماء يدور في اتجاهين متعاكسين في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي تنبع من ظاهرة تعرف باسم تأثير كوريوليس. عندما يتحرك شيء ما، بما في ذلك الهواء أو الماء، عبر الأرض أثناء دورانه حول محوره، تبدو تلك المادة وكأنها تنحني لأن الأرض الموجودة تحتها تدور بسرعات مختلفة في أماكن مختلفة. تتحرك النقاط القريبة من خط الاستواء بشكل أسرع من النقاط القريبة من القطبين لأن لديها دائرة أكبر لتسافر فيها خلال نفس الـ 24 ساعة.

وعلى المسافات الهائلة التي تغطيها أنظمة الطقس والتيارات المحيطية، يمكن أن يتراكم هذا الانحراف الصغير ويصبح مهمًا. الكلمات الرئيسية هنا هي “مسافات هائلة”. تأثير كوريوليس ضعيف، لذلك يحتاج إلى وقت ومساحة كافية لإحداث تغيير ملحوظ. يمكن أن تستمر العواصف وأنماط الطقس لعدة أيام وتمتد عبر مئات الأميال. لكن الماء الموجود في الحوض أو حوض الاستحمام أو المرحاض لديه ثوانٍ فقط للتحرك قبل أن يختفي في البالوعة.

“أنت بحاجة دائمًا إلى التفكير في الجداول الزمنية الصحيحة ومقاييس الطول” سوزان هورنوقال أستاذ ديناميكيات الموائع العددية والرياضية في جامعة كوفنتري بالمملكة المتحدة لموقع Live Science.

على ميزان حمامك، التفاصيل التي تبدو تافهة هي المسيطرة. قد يكون الماء يدور قليلاً بالفعل بسبب كيفية دخوله إلى الحوض، أو كيفية تحرك شخص ما في الحمام، أو كيفية إزالة القابس. من غير المرجح أن يكون الحوض والصرف متماثلين تمامًا، وهو ما يمكن أن يلعب دورًا أيضًا، كما أن تصميم المرحاض يوجه الماء بشكل متعمد. كل هذه العوامل لها تأثير أكبر على حوضك من تأثير كوريوليس. (وبعبارة أخرى أن حلقة من مسلسل “عائلة سمبسون”، الذي يظهر فيه بارت وهو يحقق في اتجاه الصرف في أستراليا مقابل الولايات المتحدة، لقد أخطأ في الأمر.)

وبالتالي، يمكن للحوض نفسه أن يصرف في اتجاه عقارب الساعة في مناسبة واحدة وعكس اتجاه عقارب الساعة في مناسبة أخرى، اعتمادًا على تباين هذه المتغيرات في أي يوم معين؛ يعتمد الاتجاه بشكل أساسي على كيفية إدخال المياه وهندسة الحاوية والصرف، وفقًا لـ مكتبة الكونجرس.

لذلك، على الرغم من أن تأثير كوريوليس وراء هذا الادعاء حقيقي، إلا أن الماء الموجود في مصرف الحمام عادةً ما يتم غمره بتأثيرات أقوى بكثير.

كيف ترى تأثير كوريوليس في العمل

ولجعل دوران الأرض – وبالتالي تأثير كوريوليس – مهمًا في تجربة الصرف، قال هورن: “هناك حيلتان أساسيتان: اتركها تستنزف ببطء شديد، أو اجعلها أكبر بكثير”.

يصف علماء ديناميكيات الموائع هذا باستخدام رقم روسبي، الذي يقارن القصور الذاتي للتدفق مع تأثير دوران الكوكب. يشير رقم روسبي الصغير إلى أهمية تأثير كوريوليس؛ ويعني الحجم الكبير أن التدفق يتحرك بسرعة كبيرة جدًا أو عبر مسافة قصيرة جدًا، بحيث يكون لدوران الأرض تأثير كبير. يندرج استنزاف الأسرة النموذجي بقوة ضمن الفئة الأخيرة. وعلى حد تعبير هورن، فهو “لا يشعر بالدوران”.

ومع ذلك، هناك طرق لرؤية تأثير كوريوليس في العمل. وفي تجربة مصممة بدقة، قام الباحثون بقمع تلك الاضطرابات الأكبر لإعطاء تأثير كوريوليس وقتًا كافيًا للظهور.

في تجربة عام 1962، الموصوفة في مجلة الطبيعة، استخدم أحد الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا خزانًا كبيرًا مُجهزًا بعناية لإزالة الحركات المتبقية في الماء قبل تصريفه. طور الماء في النهاية دورانًا عكس اتجاه عقارب الساعة متوقعًا في نصف الكرة الشمالي.

وبعد ثلاث سنوات، في دراسة أخرى نشرت في مجلة نيتشر، نشر باحثون في جامعة سيدني أ نظيره في نصف الكرة الجنوبي. وبعد اتخاذ احتياطات صارمة مماثلة ضد الاضطرابات الخارجية، لاحظوا الدوران المتوقع في اتجاه عقارب الساعة. أظهرت التجربتان أن دوران الأرض يمكن أن يحدد اتجاه دوامة الاستنزاف، ولكن فقط في ظل ظروف يتم التحكم فيها بشكل جيد للغاية. بمعنى آخر، يظهر تأثير كوريوليس فقط بعد إزالة كل المتغيرات الأخرى تقريبًا.

وهذا يختلف تمامًا عن القول بأن كل حوض أو مرحاض يتدفق في نفس الاتجاه وفقًا لنصف الكرة الأرضية الذي يتواجد فيه. في السباكة العادية، يكون شكل الصرف وحركة بدء المياه وطريقة إطلاقها أكثر تأثيرًا بكثير.

وقال هورن: “فقط اسأل نفسك ما إذا كان ما تنظر إليه يحدث بشكل أبطأ من دوران الأرض ولفترة طويلة بما فيه الكفاية، عندها فقط تبدأ قوة كوريوليس في التأثير حقًا”.