Vannivee keerised

Miks pöörleb vannist ära voolav vesi äravooluava kohal, kujunedes keeriseks? Ja miks selle pöörlemise suund on päri- või vastupäeva? Kui pöörlemise suund oleneb poolkerast, kus vann asub, siis milline on keerise suund juhul, kui vann asub ekvaatori lähedal? Kas vesi voolab keerisesse peamiselt ülemisest kihist, nii et keeris on justkui äravoolutoru, mis tõmbab vett pinnapealsest kihist ära? Mis määrab keerise sügavuse? (Keeris võib olla vaid õhulohk veepinnal, kuid ta võib olla ka õhusammas, mis ulatub äravoolutoruni.) Miks muutub keerise pöörlemissuund vahel ootamatult viimaste äravooluminutite jooksul? Miks tekitavad mõne vanni veekeerised heli?

Vastus Vannivee pöörlemissuuna seletus põhineb üldisel atmosfääriringlusel, mida näeme sellistes suuremõõtmelistes süsteemides nagu orkaanides. Kui õhk voolab üle suure pindala, põhjustab Maa pöörlemine õhuvoolude kõrvalekallet – seda nimetatakse Coriolisi efektiks. Kõrvalekalle põhjustab päripäeva suunatud voolusid põhjapoolkeral ja vastupäeva suunatud voolusid lõunapoolkeral.

Veevool tühjenevas vannis on väga palju väiksem süsteem, mida mõjutavad palju olulisemad jõud kui Coriolisi jõud. Pöörlemissuuna määrab peaasjalikult vee algne liikumissuund vannis, mille ta sai vanni täitumisel või siis, kui keegi vett segas. Kui vett mõjutab näiteks päripäeva liikumine, siis võib vesi seda liikumissuunda säilitada tunni või kauemgi. Kui vesi voolab ära endiselt päripäeva, siis tekib äravooluava kohale ka päripäeva suunatud keeris. Voolusuunda mõjutavad ka teised tegurid, näiteks vanni ebasümmeetria (äravooluava võib asuda ebasümmeetriliselt), korgi ära tõmbamisega kaasnev segamine ja veetemperatuuride erinevus kahe vannipoole vahel (näiteks üks avaneb ülejäänud vannitoa poole, teine on vastu seina). Seetõttu ei sõltu pöörise suund poolkerast ega ekvaatori lähedusest.

Coriolisi efekti demonstreeriti spetsiaalses vannis, kus rakendati järgmisi abinõusid: vann oli ringikujuline, äravooluava asus keskel, veel lasti tükk aega vannis rahuneda, temperatuuri hoiti ühtlasena, vett hoiduti juhuslikult segamast ja äravoolukork tõmmati lahti väga ettevaatlikult. Selliste abinõude rakendamise järel juhtis vee pöörlemist vaid Coriolisi efekt – ja et vann asus Bostonis, voolas vesi keerises vastupäeva.

Enamik äravoolavast veest läheb äravooluavasse vanni põhja lähedalt. Kui vesi jõuab äravooluavani, läheb osa sellest kohe torust alla, kuid palju liigub spiraalselt ülespoole, enne kui äravoolust alla läheb. Vesi, mis keerise päris keskosast alla voolab, pärineb veepinnalt, see tähendab lohust, mis äravooluava kohal paistab. Kui keeris on jõuline, on lohu põhi kitsas ja ebastabiilne, sellest eraldub õhumulle.

Keerise ulatus (õhusamba sügavus keerises) on osaliselt määratud äravoolutoru laiusega. Lai äravoolutoru tekitab tavaliselt veepinnale vaid lohu. Kitsas äravoolutoru tekitab kitsa jõulise keerise, milles õhusammas ulatub torusse välja. Keskmine äravoolutoru võib tekitada keerise, mis alguses kasvab allapoole ja seejärel tõmbub ülespoole tagasi.

Põhjus, miks keerise suund viimasel hetkel muutub, ei ole päris selge. Üks seletus on, et kui veekiht jääb väga õhukeseks, tõkestab veevoolu keerisesse vee hõõrdumine vastu vannipõhja.

Vannivee keeris võib tekitada heli siis, kui ta on piisavalt jõuline, et haarata endaga kaasa ka õhumulle, mis võnkudes ja kokku vajudes toovad kuuldavale heli. Ka võib veepind väriseda ning edastada õhurõhu muutusi helilainetena.