Flüsse, die aufgrund der Erdrotation „bergauf“ fließen

Einer der lustigen Leckerbissen, die in Physikabteilungen herumgestreut werden, ist, dass der Mississippi tatsächlich vom Erdmittelpunkt weg fließt. Aufgrund der Abflachung der Erde liegt die Quelle des Mississippi tatsächlich deutlich näher am Erdmittelpunkt als die Mündung, und nur aufgrund der Erdrotation (und der in einem mit der Erde rotierenden Referenzrahmen vorhandenen Zentrifugalkraft) wird das Wasser im Mississippi endet im Golf von Mexiko.

Meine Fragen sind zwei:

  1. Bedeutet dies, dass der Mississippi nach Norden fließen würde, wenn die Rotation der Erde aufhören würde? Ich bin misstrauisch, wenn ich nur die Entfernung zum Erdmittelpunkt betrachte, da die Abflachung der Erde auch eine Verzerrung ihres Gravitationsfeldes verursacht (dh die Äquipotentialflächen sind keine perfekten Kugeln mehr), und diese Verzerrung scheint es zu sein in der gleichen Größenordnung liegen wie die kleinen Höhenunterschiede, die wir in Betracht ziehen. Mit anderen Worten, wenn man das tatsächliche Gravitationspotential für einen nicht rotierenden abgeflachten Sphäroid verwendet, hat der Golf von Mexiko ein höheres Gravitationspotential als Minnesota?

  2. Gibt es noch andere Flüsse auf der Welt, für die das gilt? Offensichtlich müssten dies Flüsse sein, die mit einem sehr flachen Gefälle zum Äquator fließen (Höhen gemessen relativ zum "Meeresspiegel", der eines der oben gemessenen Äquipotentiale wäre).

BEARBEITEN: Nehmen Sie der Klarheit halber an, dass die Erde dieselbe Form behalten würde, wenn sie sich nicht drehen würde. (In Wirklichkeit würden hydrostatische Kräfte eine nicht rotierende Erde schließlich in die Sphärizität ziehen, aber für diese Frage interessiere ich mich für den Unterschied zwischen einer abgeflachten, rotierenden Erde und einer abgeflachten, nicht rotierenden Erde.)

Es gibt Karten der Gravitationskraft, die, wie Sie vermuten, nicht nur eine Funktion des Radius, sondern auch der Materialdichte zwischen dem Punkt und dem Erdmittelpunkt ist.
Kommentar zur Frage (v2): Sollten wir die Tatsache berücksichtigen, dass wir das hydrostatische Gleichgewicht der Erde stören würden, wenn wir die Zentrifugalkraft entfernen würden , so dass sich die Form der Erde neu anpassen würde? Oder sollen wir so tun, als wäre die Form unverändert? Eine ähnliche Prämisse erscheint in diesem Phys.SE-Beitrag.
@Qmechanic: tu so, als wäre die Form unverändert. (Ich habe die Frage bearbeitet, um dies zu verdeutlichen.)

Antworten (2)

  1. Gibt es noch andere Flüsse auf der Welt, für die das gilt?

Der Mekong, zumindest nachdem er die tibetische Hochebene verlassen hat.

Location          Latitude       Elevation (m)  Radial distance (km)
Source            33° 42' 30"       5224             6376.8
Manwan Reservoir  24° 45' 15.5"      997             6375.4
Ruak River mouth  20° 21' 16"        336             6375.9
Mekong delta       9° 27' 30"          0             6377.6

Während der Mekong dank des vier Kilometer langen Höhenunterschieds über das tibetische Plateau am Anfang „bergab“ (zum Erdmittelpunkt) fließt, geht es ab dem Manwan-Stausee fast nur noch bergauf.


  1. Wenn man das tatsächliche Gravitationspotential für einen nicht rotierenden abgeflachten Sphäroid verwendet, hat der Golf von Mexiko ein höheres Gravitationspotential als Minnesota?

Bei esri, dem Environmental Systems Research Institute, gibt es ein nettes Was-wäre-wenn- Szenario, das diese Frage stellt und beantwortet: If the Earth Stood Still: Modeling the missing of centrifugal force . Das Szenario untersucht, was mit den Gewässern der Erde passieren würde, wenn die Erde im Laufe einiger Jahrzehnte irgendwie aufhören würde, sich zu drehen. Das ist eine ausreichend lange Zeitspanne, in der sich das Wasser anpassen könnte, aber eine viel zu kurze Zeitspanne für die Isostasie, um die Form der Erde neu anzupassen.

Der Mississippi würde nicht nur aufhören, nach Süden zu fließen, das Wasser der Ozeane würde vom Äquator wegfließen. Dies würde einen weltumspannenden äquatorialen Landwulst hinterlassen, der von zwei polaren Ozeanen umgeben ist. Das Endergebnis:


Quelle: https://www.esri.com/news/arcuser/0610/nospin.html

Dein Globusbild ist toll. Ich hatte es mir so ähnlich vorgestellt, aber die Karte ist so viel besser. Die Seen im Golf von Mexiko und rund um die Karibik sind auch schick. Das hatte ich nicht bedacht.

Ich kann eine kurze Antwort geben, aber wenn jemand eine bessere, detailliertere machen möchte, fühl dich frei.

Der Meeresspiegel am Äquator ist 21,36 km höher als an den Polen. Quelle , und bei einer Entfernung von etwa 10.000 km vom Pol zum Äquator ist das ein natürlicher Anstieg von 2,1 Metern pro km in Richtung Äquator. Das ergibt 2,136 Meter pro km oder etwas mehr als 11 Fuß pro Meile, ein Gefälle von 1 Meile alle 468 Meilen, und ich bin mir nicht sicher, ob sich die Ausbuchtung der Erde gleichmäßig ausbreitet, aber ein Gefälle von 1 Meile über 468 Meilen ist ziemlich viel und wahrscheinlich mehr als die meisten Höhenunterschiede in Längsrichtung. (Ich bin mir nicht sicher, ob Höhenunterschiede in Längsrichtung ein richtiger Begriff sind, aber ich mag die Art und Weise, wie er klingt).

Ich würde wetten, dass die meisten äquatorgebundenen Flüsse auf den meisten ihrer Routen im Vergleich zum Erdmittelpunkt "bergauf" fließen. Ich habe nachgesehen, konnte aber keine guten Listen für Flusshöhenabfälle finden, daher konnte ich dies nicht überprüfen.

Bedeutet dies, dass der Mississippi nach Norden fließen würde, wenn die Rotation der Erde aufhören würde?

Ziemlich ja, aber wenn die Erde anhalten würde (und Sie ignorieren die anderen Auswirkungen des Anhaltens einer Rotation von 1.000 MPH), dann würden nicht nur der Mississippi, sondern auch die Ozeane und das gesamte Wasser nach Norden fließen, und zwar nicht in kleinen Mengen. Ganz Alaska könnte unter Wasser stehen und der größte Teil Kanadas und des Äquators, sogar um die Ozeane herum, könnte sein gesamtes Wasser verlieren und eine Landbrücke bilden. Eine 21,36-Meilen-Ausbeulung des Meeresspiegels ist eine Menge und wenn das plötzlich verschwindet. Wow. Der Effekt würde sich weit über den Mississippi hinaus erstrecken. Dieser Effekt wäre natürlich nur vorübergehend, da sich auch das Land von der äquatorialen Ausbuchtung korrigieren würde, nur langsamer als die Ozeane, und Sie könnten eine Reihe von Erdbeben der Stärke 11 oder 12 oder sogar 13 auf der Richterskala sehen, wenn die Erde gravitativ wird Anpassungen, um seine Rotationswölbung rückgängig zu machen. (Ich mag Was-wäre-wenn-Szenarien wie dieses.

da die Abflachung der Erde auch eine Verzerrung ihres Gravitationsfeldes verursacht (dh die Äquipotentialflächen sind keine perfekten Kugeln mehr), und diese Verzerrung scheint in der gleichen Größenordnung zu liegen wie die kleinen Höhenunterschiede, die wir betrachten . Mit anderen Worten, wenn man das tatsächliche Gravitationspotential für einen nicht rotierenden abgeflachten Sphäroid verwendet, hat der Golf von Mexiko ein höheres Gravitationspotential als Minnesota?

Der Golf von Mexiko hat aus zwei Gründen tatsächlich eine geringere Schwerkraft als Minnesota. Der Rotationseffekt, den Sie erwähnen, ist größer, wenn Sie sich in Richtung Äquator bewegen, und das ist der größere der beiden Effekte, aber wenn Sie weiter vom Massenmittelpunkt entfernt sind, wird auch die Schwerkraft verringert. Sie könnten denken, dass Sie mehr wiegen, weil mehr Land unter Ihnen ist, aber Sie sind auch weiter vom Massenmittelpunkt entfernt, so dass Sie im Golf von Mexiko etwas weniger wiegen, selbst wenn Sie die Rotation herausrechnen als in Minnesota, genauso wie man auf dem Gipfel des Mt. Everest weniger wiegt als am Fuße des Everest. hier erklärt

Da es Gezeiten in Felsen gibt, wie stark wird der Fluss von Gezeiten beeinflusst?
Es gibt überall Gezeitenkräfte, aber die Kräfte sind nur über sehr große Entfernungen wie Ozeane und im Allgemeinen von Ost nach West bemerkbar. Einzelne Felsen erfahren keine nennenswerten Gezeiten. Aber ganze Gesteinsplaneten schon. Die Erde hat einen kleinen Gezeitenbrunnen, wenn der Mond oder die Sonne darüber hinweggehen. Flüsse, die von Osten nach Westen über einen ganzen Kontinent fließen, sollten Gezeiten erleben, aber die Natur von Flüssen. Hmm. Meine Vermutung ist ja, dass sie das könnten, aber auch Gezeiten in von Ost nach West fließenden Flüssen wären aufgrund der Beschaffenheit des Flusses schwer zu sehen. Ich mag die Tide-River-Frage.
Wenn die Erde aufhörte sich zu drehen, würde das ganze Wasser verdampfen. Sogar Planeten ohne sichtbares Wasser drehen sich um ihre Achse ... einige wie Jupiter so massiv ... also wird die Erde im Grunde nie aufhören, sich zu drehen. Da dies eine ursprüngliche Tatsache zu sein scheint, erwarten Sie nicht, dass sich die Kurse der großen Flüsse stark ändern ... wenn überhaupt. Selbst wenn Kontinente driften würden, würden diese Flüsse immer noch fließen ... wenn auch vielleicht nicht mehr als Flüsse.