涨知识--地球自转会影响飞机飞行时间吗?
前两天出差的时候,做飞机去了一趟桂林。路上一直在想这个问题,自己感觉顺着地球自转的方向飞行时,飞行时间会缩短。
在网上看了好多相关资料后,实实在在的打脸,哈哈哈… …
首先,飞机飞行的时间与地球自转无关。这个问题挺有意思的。前几年网上有人说地球自转是假的,原因就是这个。事实上,当飞机在大气中移动时,整个表面和大气圈都是惯性系统。飞机总是有这个系统的惯性,飞机所谓的向某个方向飞行是基于这种惯性运动。当我们靠近地表时,这件事很容易理解。例如,我们的立定跳向东跳和向西跳的结果不会有什么不同。但是到了高空,就有点难以理解了,飞机飞到几公里高空,保持了几个小时,似乎早已脱离了地球的控制。要理解这个问题,建议先看看之前回答过的一个问题,为什么蚊子可以在开动的车上自由飞行。在匀速运动的封闭车厢内,空气相对于汽车静止,蚊子可以自由飞行。对于我们整个大气圈来说,飞机就像封闭车厢里的蚊子,所以它也可以自由飞行。这就是开头所说的,整个地球和大气层都是惯性系统。地球惯性系统中的任何物体都受到这种惯性的影响,但我们通常只讨论相对于表面的运动,而忽略了其中包含的旋转。
然而,大气圈比封闭车厢内的空气要复杂得多。大气层中有复杂的气流,这也是惯性上空气的额外运动,这将真正影响飞机的飞行。因此,即使飞行距离相同,不同地区和纬度的时间也会有所不同。
一点简单的补充。在思考这个问题时,我们不能认为空气是静止的。大气圈中的气体与地球一起旋转,这也是这个问题的关键。如果没有大气,可以用地球引力计算,飞机的速度不可能在这样的高度下绕地球飞行。有人提到卫星问题,卫星逆转和顺转是不同的,卫星发射通常是顺转方向发射以节省燃料。但这与这个问题并不矛盾,主要是因为我们通常所说的卫星速度相对于地心,而飞机速度相对于地表。
那问题又来了,为什么航线一样的情况下,飞行往返的时间会有不一样的情况呢?
答:经常乘坐飞机的旅客朋友肯定会有这样一种疑惑:乘坐同一航线的飞机,来回飞行时间却不一样,有时甚至相差很多。比如,坐飞机从成都到上海的航班需要2.5个小时,但是从上海到成都却要3.5个小时。这是为什么呢?
最直接的原因是风向。飞机在大气环境中要保持一个相对空气的速度飞行,即“空速”。而同时空气也是在运动的,这意味着在顺风中飞行时,飞机的实际速度就是空速加风速,逆风时候恰好相反。相同距离的飞行,顺风和逆风所需的时间相差很多。我国处在中纬度地区,风向一般是自西向东,风速冬春大,夏秋小。所以,从祖国西南部的成都往返东部的上海,飞行时间就会有差异,在冬季,时间差就更为明显。
我们不妨做个假设:
成都到上海直线距离1618千米,客机高空巡航真空速大约850千米/小时(各机型有差异)。
西风带上1万米高空的空中风大约是130千米/小时,(补充:高空风速极快,甚至可以高达60米每秒)那么:
从成都飞上海:
1618÷(850+130)≈1.7小时
从上海飞成都:
1618÷(850-130)≈2.3小时
这一来一回就差了0.5小时了。
当然以上只是举个例子,空中距离只会比直线距离长,而且飞机不会一直只在这个高度层飞行,空中风变化很大,所以这个时间不具参考性。
其他的因素,比如飞机巡航速度,航路有无直飞,相对于风这个因素都要小多了。
此外,航路也是影响飞行时间的重要因素。一般来说,为了飞行安全,飞机之间除了有高度差、时间差外,在水平方向上也要拉开差距。不同的航线可能在航路上有差异。此外,如果飞机在空中飞行时遇到雷雨、浓积云等特殊天气情况,就要绕道飞行以避开可能出现的危险,这也可能导致同一条航线往返时间的不同。
参考文献:
为什么同一条航线,飞机的往返时间会不一样?
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