Z軸周りの回転を考えます。
北緯 0<θ<90度 の地点における接平面の回転を求める。
地球が微小角Δφだけ回転したとき、接平面P1がどのように動いて
見えるかを考える。
地球外からの観測者には、P1は動いていないように見える。
一方、地球上に固定されたの観測者には
P1-->P2へ動いているように見える。
これは、接平面が移動しようとするとき、慣性により
もとの位置にわずかだけ戻ろうとするためである。
このわずかな戻りの積分値がP1-->P2の動きとなって見える。
もちろん、P1上の観測者には自分が動いていることは分らない。
しかし、フーコー振子を見て何かが回転したと思うに違いない。
注意!!!
接平面は、円周方向に地球とともに動く。
この動きは、勘定にいれないのである。
Z軸周りの回転の有無を見て動く/動かぬと言うのです。
どうも
紛らわしい!!!
しかも、観測者は
地球上
接平面上
地球外
の3人用意しないと説明がしにくいようだ。
この接平面は、地球に糊ずけされているのではなく
Z軸まわりに自由に動けるようになっている、と考えること。
北緯θ度において、O’Pが微小時間Δt経過後、ωΔtだけ回転し、微小三角形O’P1P2を作る。
O’P=r=Rcosθ ......(1)
P1P2=ωΔt・O’P
=Rcosθ・ωΔt....(2)
PQ=(1/tanθ)PO
=(1/tanθ)R......(3)
P1P2=QP1・?・Δt
=PQ・?・Δt......(4)
(2),(4)のP1P2を等置して、
P1P2=Rcosθ・ωΔt
=PQ・?・Δt......(5)
(5)のPQへ、(3)を代入して、
Rcosθ・ωΔt=(1/tanθ)R・?・Δt....(6)
(6)のRとΔtは両辺にあるので、消去して、
cosθ・ω=(1/tanθ)・?
故に,?=cosθ・tanθ・ω
= ω・sinθ.........(7)
これは、北緯θ度においける円錐の回転角速度です。
θ=0度、θ=90度において、(7)式が一般的に成立するか否かを検証する。
θ=90度において、?=ωとなり成立。
θ=0度において、?=0となり成立。
よって、(7)式は、すべての角度において成立する。
上述の数式により、北緯θ度における接平面すなわちX-Y平面の回転角速度が求められたことになる。
この角速度は、この平面上で運動する物体に加速度を生じることとなります。
この角速度が、見かけの力を生じることとなります。
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