为何飞机从起点到终点的飞行路线非一直线?

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【大纪元2024年07月08日讯】(大纪元记者陈俊村报导)就数学而言,两点之间的最短距离就是这两点之间的连线。然而,当飞机从起点飞往终点时,它并不是在两点之间以直线飞行,而是曲线。这是为什么呢?难道飞机不是飞行最短距离吗?

据航空新闻网站“简单飞行”(Simple Flying)报导,如果从平面地图来看,飞机的飞行路线几乎都是曲线或半圆形。这有几个原因,其中最大的两个原因与地球的曲率和高速气流(jet stream)有关。

航空公司以营利为目标,所以他们在规划飞机的飞行路线时会采取最节省时间和燃料的路线。对于飞行员而言,他们会希望飞行路线沿途有机场可供紧急事故发生时迫降,这样的机场越多越好。

最终,速度成为决定飞机飞行路线的主要因素。如果你问上过数学课的学生,从A到B最快的路径是什么?他们的答案肯定是走直线。

这在二维地图上可能是正确的,但地球并不是平的。你可能需要观察一下地球仪来了解地球的曲率,以便更好地了解飞行路线。(延伸阅读:搭乘短程航班常犯哪些错误?专家这么说

飞机绕着地球飞行的示意图。(Shutterstock)

向两极弯曲的航线比直线更快

在三维空间中,飞机飞行的最短路线是称为测地线(Geodesic)的弯曲路线。这在二维地图上看起来会令人困惑。

但二维地图中的直线在三维空间中并非直线,这就是为什么从起点到终点的飞行路线是曲线。

由于地球绕着自转轴自转,其中间部分、也就是赤道地区会稍微凸出,所以从北到南绕地球一圈的距离比绕赤道绕地球一圈的距离短。

地球的曲率及其额外的赤道宽度意味着,向两极弯曲的飞行距离会比直线飞行的距离更短。

例如在以下的二维地图中,从美洲飞往欧洲的最短路线是向北极弯曲的红色曲线,而非红色直线。(延伸阅读:打道太空 伦敦飞悉尼仅需两小时

图中从美洲飞往欧洲的最短路线是曲线,而非直线。(Shutterstock)

高速气流的影响

航空公司用于决定飞行路线的另一个标准是高速气流。这些高空气流存在于对流层顶部附近。对流层是地球大气层的最低层,也是大多数天气型态发生的地方。

对流层和平流层之间的边界称为对流层顶,其高度在地球表面以上4至12英里(6.4至19.3公里)之间波动。这种波动会导致空气温度和压力出现快速变化,形成速度可达每小时200英里(322公里)的风洞(wind tunnel)。

这些极端风速在温差最大的冬季最常见,但每小时80至140英里(129至225公里)的常规风速也很常见。

地球有4个主要的高速气流,南半球和北半球各有两个。由于地球自转,这些高速气流大多从西向东流动。对航空公司来说,最重要的两个是在北极圈附近形成的极地高速气流(polar jet stream)和在赤道附近形成的副热带高速气流(subtropical jet stream)。

这意味着飞机顺着高速气流飞行可以缩短飞行时间,而飞入高速气流会减缓飞行速度。

虽然顺着高速气流飞行是一个很大的优点,但它也有一个称为晴空乱流(clear air turbulence)的缺点。晴空乱流会发生在高速气流的边缘,比正常的乱流剧烈得多,而且几乎无法预测。这就是为什么你在搭机时应该系好安全带。

大纪元此前报导,乱流是空气的不规则运动所引发的,会使乘客和飞机的空勤组员经历突如其来的侧边或垂直震动。尽管乱流可能会造成人员伤亡,但这种事故非常罕见,比车祸等导致伤亡的其它种类交通事故更少见,所以人们无须过度担心。◇

责任编辑:茉莉

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