你有沒(méi)有想過(guò),為什么西行的航班要比東行航班飛同樣路線(xiàn)花費更多的時(shí)間?比如,從南京飛往烏魯木齊的航班,計劃飛行時(shí)間大約需要5個(gè)小時(shí),而返航的東行航班則要少一個(gè)小時(shí)。這種現象背后是有原因的,它們都與地球的自轉有關(guān)。然而,這一切并不像聽(tīng)起來(lái)那么簡(jiǎn)單,它還與地球旋轉導致的高空風(fēng)運動(dòng)有關(guān)。
地球從西向東旋轉,而且速度相當快,在赤道上,其旋轉速度約為1000英里/小時(shí)(約合1609公里/小時(shí))。簡(jiǎn)單設想一下,我們從東向西飛行,而由于地球是由西向東旋轉,起飛機場(chǎng)和著(zhù)陸機場(chǎng)中間的距離無(wú)形中被縮短了,我們所需要的時(shí)間也應該縮短才對。然而,現實(shí)情況實(shí)際上是相反的,向東飛行比向西飛行要快,重要的是飛機相對于地球的速度。其實(shí)想要證明這一點(diǎn)很簡(jiǎn)單,我們原地起跳,因為地球在旋轉,所以我們落地的位置應該和起跳的位置不一致嗎?事實(shí)證明我們落下來(lái)還是在原地。
雖然地球的旋轉導致了更長(cháng)的飛行時(shí)間,但并不是因為它在向飛行中的飛機移動(dòng)或遠離,而是由于它對風(fēng)的模式的影響,也就是所謂的高空風(fēng)。一個(gè)旋轉的物體有一個(gè)垂直于旋轉軸的力,這就是科里奧利力。這個(gè)力把北半球的風(fēng)推向東邊,南半球的風(fēng)推向西邊。它的強度與旋轉速度有關(guān)??拷嗟赖狞c(diǎn)比靠近兩極的點(diǎn)旋轉得更快,因為它們的角速度一樣,而靠近赤道的點(diǎn)比靠近兩極的點(diǎn)的直徑更長(cháng),所以越靠近赤道速度就越快。
除此之外,風(fēng)還受到了太陽(yáng)加熱的影響,會(huì )從高壓區流向低壓區。這些影響結合在一起,形成了自西向東移動(dòng)的氣流,但有一個(gè)起伏的模式。氣流的強度、高度和路線(xiàn)會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而變化,通常在靠近兩極的地方最強。美國康奈爾大學(xué)的科學(xué)家用以下描述總結了其基本規律?!爱斎魏喂腆w物體旋轉時(shí),靠近其軸的部分比遠離的部分移動(dòng)得慢。當你從赤道向北(或向南)移動(dòng)時(shí),你正在靠近地軸,因此從赤道開(kāi)始向北(或向南)移動(dòng)的空氣將比它所覆蓋的地面移動(dòng)得更快。這導致在中緯度地區的風(fēng)總是從西向東移動(dòng)?!边@些氣流對飛機有重大影響。一架向東飛行的飛機可以有效地獲得順風(fēng),加速其飛行。相反,一個(gè)西行的航班卻是逆風(fēng)飛行。
不僅僅是影響平均飛行時(shí)間,這些氣流對飛行路線(xiàn)和空中調度也有重大影響。航空公司每天都會(huì )查看高空氣流模式,并相應地改變其航班的飛行路線(xiàn)。有時(shí)為了能搭上強勁的順風(fēng),航空公司會(huì )盡可能地將飛行路線(xiàn)安排得更為合理,讓飛機有更多時(shí)間能搭上順風(fēng),這樣能節省更多飛行時(shí)間。同樣的,航企可以重新安排西行航班的路線(xiàn),以避免高空氣流帶來(lái)的一些影響。一架從西向東飛行的飛機被西風(fēng)帶的氣流帶著(zhù)走,從而節省了飛行時(shí)間和燃料。大多數飛行員都接受過(guò)訓練,當風(fēng)向對他們有利時(shí),會(huì )降低速度以節省燃料。當然,航空公司在制定飛行計劃時(shí)也會(huì )把空中交通限制考慮在內。
世界上最長(cháng)的飛行路線(xiàn)之一是從美國紐約到中國香港。然而,飛這條航線(xiàn)時(shí),飛行員并不是直接向西飛越北美和太平洋,而是向正北方向移動(dòng),在北極上空轉彎上升,然后在俄羅斯和中國上空轉彎下降,最后抵達中國香港。這是最快的路線(xiàn),它將旅行時(shí)間縮短了約2小時(shí)。1998年,各國航空公司開(kāi)始使用跨極地航線(xiàn),現在這種做法已經(jīng)很普遍了。