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中国到美国的航班,为什么宁愿绕路北极,也不敢横跨太平洋?

两点之间,线段最短,这是大家都明白的道理。

但是我们现代的交通工具,很难遵循这个理论,就拿陆地上的铁路和公路来说,有时候就会因为山体与河流等原因,绕一大圈。

那这里就有人说了,那飞机在天上,总归选择直线距离了吧。

非也,在天空中虽然没有大量的阻碍物,但是我们同样要考虑很多问题。

接下来咱们就来了解一下,中国到美国的航班,为什么宁愿绕路北极,也不敢横跨太平洋?

跨越太平洋并非最短距离

咱们在看地图的时候,可以看到,从中国到美国,最短的距离应该是横跨太平洋的那条路。

但是大家可能忘了,地球是圆的,从地球仪上看的话,美国几乎位于中国的背面。

大圆航线

中国和美国之间,刚好位于东西纬线上,而纬线就是绕地球一周的圆圈。

所以中美之间的实际距离,就得将一条纬线截成优弧和劣弧。

其中优弧,即圆心位于弧与弦连接成的封闭图形之内。

而劣弧,则为小于半圆的弧,其所对圆心角小于180度,劣弧的特点是与弦组合成封闭图形后不含圆心。

由于优弧跨越的经度多,所以距离就大,而劣弧跨越的经度少,距离也就更近了。

所以在航空中,人们就将沿劣弧航行的航线,称为大圆航线,有最经济航线之称。

所以从中国到美国,横跨太平洋并不是最近的距离,相反去北极绕一圈,才是最节省油费的航线。

跨越太平洋的危险极大

除此之外,要跨越太平洋并不是一件容易的事。

我们知道太平洋是世界上最大、最深的大洋,东西最宽可以达到19000公里左右。

在太平洋充斥着各种极端天气,在这片海域内根本就没有备降机场,这就意味着如果飞机出现故障,那直接沉入海底的可能性会很大。

飞机早期的发动机并不牢靠,有很多双发飞机在飞行的时候,就会出现一个发动机失效的情况。

所以那时候为了避免造成严重的飞行事故,国际民航管理机构就规定在飞行的全航线中,任何一点到最近的备降机场的距离,不可以超过单发飞行60分钟的航程。

尽管现在发动机进行了升级,安全性已经逐渐提高,国际民航管理机构已经将60分钟的限制提升到了120分钟。

但是在选择航线的时候,我们还是要优先考虑是否有充足,且具有保障性的备降机场。

所以在目前的航线中,如果飞机出现故障,或出现油量不足的情况,可以迅速绕飞到白令海峡,进入美国的备降机场。

气流对航线的影响很大

除了对安全的考虑外,我们选择现在的航线还有气流的影响。

我们可以发现,在一些中国飞往美国的航线中,并不会完全按照大圆航线走,而是要更偏南一点。

这里就必须要提到天空中的航线了,虽然我们说大圆航线更经济,距离更短,但是在两地间肯定不止这一条航线,毕竟只有一条路肯定会撞机啊。

而且细心的朋友也会发现,从美国飞回中国的话,走的就不是原来那条航线,这其实就是基于气流对飞机航行的影响。

北半球北纬35°-65°之间,刚好位于西风带,而在对流层顶部、平流层底部,存在一条高空急流带(Jet Stream)。

中国飞往美国的航线中,属于高空急流带的顺风路线,所以飞机在这里可以借助西风的力量,不仅可以加快飞行速度,而且可以减少油耗。

而美国飞往中国的航线中,就正好属于逆风,因此就不会沿原路返回,更多的就会选择距离最短的大圆航线了。

比方说,假设飞机的经济速度是900公里/小时,而西风的速度是50公里/小时,那么从中国到美国,飞行速度就可以达到950公里/小时,而从美国到中国,飞行速度就只有850公里/小时。

二者间的飞行速度相差100公里,这也难怪从美国飞回中国更费时间了。

高空急流带的发现

那么这条能节省油耗,并减少飞行时间的高空急流带,是怎么被人们发现的呢?

这条位于空中的“高速公路”,实际上就是高度位于8-12公里,速度可以达到320公里/小时的自西向东的强风带。

它的宽度可以达到几百公里,长度可以达到几千公里,最初由日本气象学家大石和三郎发现。

在1923-1925年间,大石和三郎进行了气象气球实验,他对这片区域进行了近1300次观测。

结果发现,这些气象气球在达到数万米高空时,移动的速度就会迅速加快,最快时可以达到300公里/小时,只需3天时间就可以抵达美国。

不过当时因为语言的原因,所以他的实验结果并没有被人们熟知。

直到第二次世界大战期间,另一位气象学家荒川秀俊设计了一种高度计驱动的自动控制系统。

这个系统可以实现,日本利用高空风发射绑着炸弹的氢气球的计划,但这一计划中,必须使得气球升空后保持在10058米的高度。

所以荒川秀俊的系统就很好地完成了计划,在气球升到特定的高空后,就会自动排放氢气,随后炸弹就会掉落。

最终这一加护也导致了可怕的“布莱爆炸案”。

在这之后,人们就将这一现象命名为急流。

急流产生的原因

经过研究发现,高空急流带的产生十分复杂,在大气中,温度差异会产生气压差,随后在地球自转的作用下,空气流动起来就形成了风。

地球自转可以将南北半球的环流分别分为3个单元,其中30°N/S和50°-60°N/S附近的温度变化最大。

而在两地间,如果温差越大,风力也就越大,所以这片区域也就成了高层风力最强的地方。

此外,高低压系统的位置、季节和冷暖空气的变化,都会影响高空急流带的产生。

其他影响飞机航行的原因

那么除了急流、大圆航线,还有什么会对飞行产生影响呢?

很多人在乘坐飞机的时候都遇到过飞机延误的情况,抛开航空公司本身的原因,就是航空管制了。

航空管制的意思就是,即便飞机具备所有的飞行条件,但是塔台不会放行。

其中一共包含三个原因,天气、军方活动、航线拥堵。

首先天气原因是我们最常见的一种,在遭遇大雨、大雾、雷电等恶劣天气时,如果飞机继续飞行很容易出事故。

第二点就是军方活动,我国境内的领空都有空军管理,其中有20%的区域供给民航使用。

如果遇到特殊情况,空军要使用这一区域进行军事演习或其他活动,那么就会画一个禁飞区,此时民航就不能通过这一区域。

要知道咱们的航线一般都比较固定,所以一旦需要绕飞,重新选航线并不是一件容易的事。

第三就是航线拥堵的情况了,前面也说了,在空中能给民航使用的航线只有那么点,而国内每天有无数飞机需要航行。

难免就会出现线路拥堵的情况,所以就会让一些航班停飞,否则很容易出现安全问题。

在国际航空中,同样也会遇到航空管制的情况。

所以基于以上问题,中国飞往美国的航班,不从太平洋经过并不属于绕路,实际上还是抄近道了,而且安全系数也更高。

 

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