Inertiavirtaus

Inertialiikkeen inertiaympyrät

Inertiavirtaus, inertialiike tai inertiaalinen oskillaatio on virtausmekaniikan ilmiö, jossa suurten vesialtaiden virtaukset kääntyvät Coriolis-ilmiön vaikutuksesta ympyräradoille, jos ulkoisia voimia ei ole. Se vastaa jatkavuuden lakia eli Newtonin ensimmäistä lakia pyörivällä alustalla. Nimi inertiavirtaus on historiallista perua ja harhaanjohtava, koska ratojen kiertyminen inertiaympyröiksi johtuu nimenomaan Coriolis-ilmiöstä.

Inertiaympyröiden synty edellyttää, että nestepartikkeli on vaakasuuntaisessa liikkeessä Maan pinnan suhteen. Jos liikkeen aiheuttaneet voimat (esimerkiksi tuuli) lakkaavat vaikuttamasta eikä hidastavia voimia ole, kappale jatkaa liikettään jatkavuuden lain mukaisesti. Maan pinnalla planeetan pyörimisestä aiheutuva Coriolis-ilmiö vaikuttaa kuitenkin kappaleeseen ja saa sen radan kiertymään. Coriolis-voima on liikkeen suuntaa vastaan kohtisuoraan vaikuttava näennäisvoima, joka syntyy kun tilannetta tarkastellaan pyörivästä koordinaatistosta eli Maan pinnalta.

Ympyrän koko on verrannollinen nestepartikkelin nopeuteen ja Coriolis-parametrin f suuruuteen (f = 2 Ω sin φ, missä Ω on Maan kulmanopeus ja φ leveysaste). Kiertoaika riippuu ainoastaan Coriolis-parametrista:

$T={\frac {2\pi }{\left|f\right|}}={\frac {\pi }{\left|\Omega sin\phi \right|}}$.

Ympyrän kehän pituus 2πR saadaan kappaleen alkunopeuden q₀ ja jaksonajan T tulosta:

$2\pi R=\left|q_{0}\right|T,$

missä R on ympyrän säde.

Käytännössä nesteen sisäinen kitka vaimentaa ympyräliikkeen vähitellen. Näin syntyy spiraalimainen pienenevien ympyröiden ketju, jollaisia havaitaan usein merissä ja suurissa järvissä. Matalissa vesissä pohjakitka jarruttaa liikettä ja estää ympyröiden synnyn. Ensimmäisen kerran ilmiö havaittiin 1930-luvulla Itämerellä.

Inertiavirtaus tapahtuu pohjoisella pallonpuoliskolla myötäpäivään, eteläisellä vastapäivään.