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전향력

전향력(轉向力)은 회전하는 좌표계(비관성 좌표계)에서 운동하는 물체에 대해, 그 물체의 운동 속도 방향에 수직으로 작용하는 것으로 관측되는 관성력(가상의 힘)이다. 코리올리 효과(Coriolis effect) 또는 코리올리 힘(Coriolis force)이라고도 불리며, 1835년 프랑스의 물리학자 가스파르-귀스타브 코리올리(Gaspard-Gustave Coriolis)가 처음으로 이론적으로 제시하였다.

회전 좌표계에서의 관성력은 일반적으로 세 항으로 표현되는데, 그중 첫 번째 항인 $-2m\boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{v}'$이 전향력에 해당한다. 여기서 $\boldsymbol{\Omega}$는 회전 좌표계의 각속도 벡터, $\mathbf{v}'$는 회전 좌표계에서 관측한 물체의 속도 벡터이다. 전향력은 항상 물체의 운동 방향에 수직으로 작용하므로, 물체의 속력 자체는 변화시키지 않지만 운동 방향을 휘게 한다.

지구의 경우, 지구가 자전하는 회전 좌표계 위에 살고 있는 관측자는 자신이 회전하고 있음을 인지하지 못하기 때문에, 직선으로 운동하는 물체가 마치 옆으로 힘을 받아 휘어지는 것처럼 관측된다. 북반구에서는 운동 방향의 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 편향되는 것으로 나타난다. 전향력의 크기는 위도에 따라 달라지며, 적도에서는 0이고 극지방으로 갈수록 커진다. 구체적인 크기는 $2mv\Omega\sin\phi$($\phi$는 위도)로 표현된다.

전향력은 기상학 및 해양학에서 중요한 역할을 한다. 북반구에서 저기압은 반시계 방향으로, 고기압은 시계 방향으로 회전하는데, 이는 전향력의 영향이다. 태풍이나 허리케인과 같은 열대성 저기압의 회전 방향도 북반구와 남반구에서 반대이다. 또한 대기 대순환(무역풍, 편서풍 등)과 해류의 흐름(에크만 수송)에도 전향력이 결정적인 영향을 미친다.

군사 분야에서는 장거리 사격 시 탄도 보정의 요소로 고려된다. 사거리가 수 km 이상인 포병 화기나 저격 소총의 경우, 전향력을 고려하지 않으면 의도한 지점에서 벗어나 탄착하게 된다. 현대의 사격 통제 장치는 이를 자동으로 계산하여 보정한다.

한편, 변기나 세면대의 물이 내려갈 때 전향력에 의해 회전 방향이 결정된다는 인식이 널리 퍼져 있으나, 이는 사실이 아니다. 이러한 소규모 현상에서는 변기나 세면대의 형태, 물의 초기 운동 상태 등 다른 요인들이 전향력보다 훨씬 지배적으로 작용하므로, 전향력의 효과를 육안으로 관찰하는 것은 불가능하다.

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