Ca tourne pas rond

[ortollj]

Bonjour
comment ce fait il que les nuages a l'equateur filent vers la gauche et les nuages aux poles filent vers la droite sur cet animation satellite de meteo France ? :doh:
les tourbillons due a la force de Coriolis tournant dans le sens trigo dans l'hemisphere nord et dans le sens horaire dans l'hemsphere sud
ca devrait faire un peu comme des engrenages et pousser les nuages de l'equateur vers la droite et les nuages aux poles vers la gauche ?

[Mathusalem]

http://kids.earth.nasa.gov/archive/nino/global.html

C'est le premier lien que j'ai trouvé, il peut y en avoir de plus sérieux.

Ça explique que dû aux différences de températures entre l'équateur et les pôles, à +/- 30 degrés de lattitude de l'équateur, les masses d'air se dirigent vers l'équateur. En dehors de ces zones, elles se dirigent vers les pôles. Du coup, avec l'effet coriolis, effectivement la masse d'air équatoriale semble se déplacer vers l'ouest. Mais, puisque les masses d'air se déplacent en direction des pôles à partir de +- 30 degrés de lattitude, et buttent avec les masses d'air froides provenant des pôles, celles-ci semblent tourner vers l'est.

[ortollj]

mais une masse d'air qui s'echappe de l'equateur et remonte vers les poles aura tendance a aller vers la droite (Est) , le gradient de vitesse etant max a l'equateur et diminuant vers les poles ?

[ortollj]

j'ais lu le texte de ton lien et reflechis a ce que tu as dit Mathusalem et tu as raison.
ca doit venir des cellules de convection dont tu parles de chaque coté de l'equateur comme des rouleaux qui montent pres de l'equateur,
et qui descendent a 30 degrés de celui ci, l'air qui s'eloigne de l'equateur frotte moins que celui qui s'en rapproche , et l'air qui s'en rapproche se dirige vers la gauche (Est) du a Coriolis a tendance a plus freiner les masses d'air de l'equateur.

[ortollj]

une animation satellite de l'ouragan Sandy cote East des etats unis. il tourne bien sens trigo. :look:

[Mathusalem]

J'ai cherché un peu sur le net mais je trouve pas d'explication convaincante pour le changement de déflection pour la tranche 30-60 deg de lattitude. L'effet coriolis ne peut pas expliquer tous les profils. Pour l'instant j'ai pas d'explication.

[ortollj]

je me suis interréssé a cela parce que je viens d'apprendre un objet mathematique qui s'apelle Curl


Curl

si je regarde au dessus du pole nord comme si la terre etait plate

quel est le sens de Curl est ce que cela signifie que un cyclone aurait tendance a tourner a 2 fois la vitesse angulaire de rotation de la terre ?

en tout cas ca a l'air d'etre a peu pres le cas pour Sandy , c'est pas facile a estimer, mais j'ai l'impression qu'il fait un petit peu plus d'un tour entre 7h30 AM et 6h30 PM. un peu plus wite que 2 :doh:

[Skullkid]

Bonsoir, je n'ai pas non plus d'explication pour ce qui se passe entre 30 et 60 degrés de latitude mais si j'en crois Wiki il n'y a sans doute pas d'explication simple.

Pour ce qui est du curl, en français ça s'appelle le rotationnel et c'est l'un des concepts de "dérivée première spatiale" qui concerne les champs de vecteurs (les autres étant le gradient et la divergence). En particulier, le rotationnel du champ des vitesses d'un fluide s'appelle la vorticité et a en effet la même dimension qu'une vitesse angulaire. Mais on ne peut pas l'interpréter simplement en disant que c'est la vitesse angulaire du fluide, pour les raisons suivantes :

- Si on prend le cas d'un fluide "rigide" qui tourne à vitesse angulaire constante , sa vorticité vaut (en norme) et non pas .

- Le rotationnel est une quantité locale, il est évalué en un point de l'espace et n'a aucune raison d'être constant. Si on reprend l'exemple du fluide rigide ci-dessus, le rotationnel vaut en tout point, même si on l'évalue loin du centre de rotation du fluide.

- L'interprétation la plus fréquente qu'on donne au rotationnel est "mesure de la propension qu'a le champ à tourner autour du point considéré", mais c'est trompeur. Visuellement, certains champs de rotationnel nul "tournent" (exemple ) et certains champs "ne tournent pas" mais ont un rotationnel non nul (exemple ). Une interprétation que je trouve moins dangereuse est "propension qu'aurait un petit objet placé dans le champ à tourner sur lui-même", mais ça reste une image imparfaite.

[Black Jack]

On oublie souvent les effets de Coriolis dans le sens vertical, ils existent pourtant bel et bien.

Lire par exemple ici http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_de_Coriolis dans le chapitre "Coriolis à trois dimensions"

On en tire comme conclusions que :

- Une parcelle d'air descendante sera légèrement défléchie vers l'Est.
- Une autre en ascension sera défléchie vers l'Ouest.

Près de l'équateur, l'air (chaud) monte et donc déviation des molécules d'air vers l'Est
Au delà (vers les pôles) du 30eme parallèle, l'air qui se refroidit descend et donc déviation des molécules d'air vers l'Ouest

A évidemment tempérer par toutes les "turbulences" locales qui modifient la donne et les effets Coriolis en altitude (déplacement horizontal) ...

N'y aurait-il pas là une ébauche d'explication ?

:zen:

[Mathusalem]

- Une parcelle d'air descendante sera légèrement défléchie vers l'Est.
- Une autre en ascension sera défléchie vers l'Ouest.

:zen:

Il me semble que c'est l'erreur que j'ai commise dans mon premier post en pensant qu'un front d'air descendant nord-sud sera dévié dans un sens différent d'un front d'air montant sud-nord. La déviation est uniquement gouvernée par le mouvement relatif de la terre par rapport au 'vecteur' vent, quelque soit le sens de celui-ci.

Maintenant j'ai beau faire tourner ma tasse de café avec mon doigt qui monte vers le plafond ou qui descend vers le sol, j'arrive pas à me convaincre à 100%...

Ps: je viens de voir que tu tires ces deux phrases de wikipedia. Mais je comprends pas. Si la Terre tourne direction ta main gauche, si tu tires un objet en l'air, ou qu'il tombe sur toi, il sera toujours dévié vers ta droite... Donc pour moi c'est soit toujours ouest, soit toujours est

[Black Jack]

Voir par exemple le problème du "boulet de Mersenne", qui devrait être bien décrit sur le net.

La force de Coriolis a pour effet de dévier vers l'ouest un projectile lancé verticalement vers le ciel, et vers l'est un projectile qui tombe.

:zen:

[Mathusalem]

Il doit y avoir un problème avec mon intuition. Si la Terre tourne vers l'est, et je regarde en l'air, pour moi, que je lance le boulet en l'air, ou qu'il tombe du ciel, je vais le voir partir vers l'ouest, puisque je m'éloigne de sa trajectoire vers l'est. Je vais poser les calculs dans un moment libre et voir où ça cloche.

[Skullkid]

Pour moi ce qui n'est pas clair c'est pourquoi il y a cette cellule intermédiaire entre 30 et 60 degrés (autre que "pour faire tapis roulant avec les deux autres cellules") dans laquelle l'air descend aux tropiques et monte à 60 degrés de latitude.

Si on admet que cette cellule est là, alors je ne vois pas le souci avec Coriolis, et il n'y a pas besoin d'invoquer l'effet 3D (la plupart des nuages se trouvent sous les 5000 m, qui est plutôt dans la partie "plancher" des cellules de convection si j'en crois ce que je lis). Les courants nord-sud ressemblent à :

90 degrés N
Courant vers le sud
60 degrés N
Courant vers le nord
30 degrés N
Courant vers le sud
Équateur

En passant ça dans la moulinette Coriolis on a bien une déviation vers l'ouest au pôle et à l'équateur, et vers l'est dans la région tempérée.

[Black Jack]

Il doit y avoir un problème avec mon intuition. Si la Terre tourne vers l'est, et je regarde en l'air, pour moi, que je lance le boulet en l'air, ou qu'il tombe du ciel, je vais le voir partir vers l'ouest, puisque je m'éloigne de sa trajectoire vers l'est. Je vais poser les calculs dans un moment libre et voir où ça cloche.

Vu de l'axe polaire (au dessus du pôle nord), la Terre tourne comme indiqué par la flèche verte.

Pour la montée.



Le boulet est tiré à la verticale en A à la position de l'observateur sur Terre (au moment du tir)
En négligeant les effets de la gravité (dont la direction change en cours de montée du boulet)

Le boulet conserve la composante de vitesse tangentielle à la Terre qu'il avait au moment du tir.
Et donc, arrivé à l'altitude AD, le boulet se trouve en C.
L'observateur est en B (avec arc (AB) = segment[DC].

Vu de la Terre, à cet instant, le boulet semble être à la verticale du point E.

Le point E est à l'ouest de B (réfélechir avec la flèche verte et en se rappelant que le soleil se lève à l'Est)

Et donc le boulet (en montée) semble partir vers l'ouest pour un observateur au sol.
*****

Pour la descente, il faut faire la différence avec un projectile qui a été lancé du sol ou bien un laché en altitude.

Dans le cas d'une molécule d'air, à cause des frottements en cours de montée, la vitesse (// à la tangentielle) augmente et donc au moment du début de la retombée, on peut "presque" considérer que la vitesse (// à la tangentielle) est la même que si la molécule était lachée de cet endroit

Une réflexion, en tenant compte que la composante vitesse "horizontale" de la vitesse de la molécule est supérieure à celle de la Terre (à la verticale de la molécule) (puisque v = w.(R+h)) fera que la molécule à la descente semblera partir vers l'est par rapport à un observateur au sol.

Il faudrait tenir compte de la modification de la direction de la pesanteur en cours de mouvement pour aboutir à des résultats plus précis (et alors conformes aux effets Coriolis en vertical), mais il me semble que l'approche (hors variation de la direction de g) est assez compréhensible pour comprendre le sens des déviations.

... Aux bêtises près.
:zen:

[Mathusalem]

Oui. Intuitivement j'ai simplifié coriolis à la simple différence de déplacement relatif.

Mais Coriolis est plus compliqué que ça. Y a des conservations qui font que les flux d'airs accélèrent / déclèrent par rapport à la Terre.

Par exemple, pour le boulet qu'on lance en l'air ou qui tombe sur Terre, soit on passe la sauce à la moulinette Coriolis, soit on se rend compte que par conservation du mom. cinétique, le boulet qui retombe sur Terre va subir une accélération angulaire vers l'est, et donc tomber à l'est, et le contraire quand il quitte la Terre. [Edit: en effet, ça revient à l'explication de Black Jack ci-dessus].

Sinon en effet, c'est compliqué de trouver une source qui explique bien la cellule de Ferrel, celle entre 30 et 60 deg.

[lulubibi28]

@BlacksJack , tu utilises Geogebra ou Paint pour réaliser ses figures ?

[Black Jack]

@BlacksJack , tu utilises Geogebra ou Paint pour réaliser ses figures ?

Ici, c'est avec Paint.

:zen: