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問6:慣性振動
北半球における慣性振動について述べた次の文章の空欄(a)~(c)に入る語句と数式
の組み合わせとして正しいものを、下記の①~⑤の中から1つ選べ。
慣性振動とは気圧傾度力が働かない水平面上でコリオリカと遠心力が釣り合った状態の空気塊の運動である。慣性振動では空気塊は円を描くように運動し、この円の半径を r 、運動の速さを V 、コリオリパラメータを f とすると、力の釣り合いから fV=V2/r が成り立つ。この釣り合いを満たす円運動は北半球においては(a)となる。また、この円運動の周期は(b)である。コリオリパラメータが緯度に依存するために、慣性振動の周期は、高緯度では低緯度に比べ(c)なる。

① (a)時計回り, (b)2Π/f, (c)短く
慣性振動(かんせいしんどう)とは、地球のような回転している物体の上で、気圧傾度力などの外力が働かない状態で運動する空気や海水が、コリオリの力(地球自転の影響)によって円を描くように動く現象のことです。
北半球ではコリオリ力が右向きに働くため、真っ直ぐ進もうとする慣性と、常に右へ曲げようとするコリオリの力が組み合わさることで、進行方向が絶え間なく右に逸れ続け、結果として時計回りの円運動になります。
よって、円運動は北半球においては「時計回り」になります。・・・(a)
ここで、答えは①と②に絞られます。
問題文の「 fV=V2/r 」より

周期は「円周/速度」なので、

よって、周期は「 2Π/f 」。・・・(b)
(b)で求めた周期の式より、分母が f なので、コリオリパラメータ f が大きくなると、周期の値は小さくなる(1周回るのが早い)ことがわかりました。
よって、高緯度では低緯度に比べ「短く」なります。・・・(c)
「一般気象学(第2版)」 第6章 p143〜
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