回転水槽によるロスビー循環モデル

地球の中緯度上空では、赤道の方が極より暖かくなっているので、上空でにいくほど西風が強くなっている。もし、初期に東西方向に一様な状態であっても、ちょっとした擾乱（じょうらん）が加わると、蛇行した波動が時間が経つにつれて大きくなるという不安定状態になる場合がある。水平方向に温度傾向があって鉛直方向に速度が変わっている流れに生ずる不安定を「傾圧不安定」といいます。この現象を実験で再現したものが回転水槽を使ったハイドの実験です。

ドーナツ型の水槽にアルミの粉を浮かべます。

中央に氷水、外側に熱湯を入れます。これが赤道と極にあたります。

こんな感じです。

モーターでゆっくり回転させます。

外から見ても、アルミの流れは分かりにくいです。

回転水槽の真上に同じ速度で回転するカメラから水槽をみると

蛇行する波が観察できます。上のGIFアニメでは３つの蛇行が観察できます。三つ葉のようですね。

回転する速度や温度差によって蛇行する回数は変わります。

地球の不思議がまた少し身近に感じました。