你有沒有想過,為什么西行的航班要比東行航班飛同樣路線花費更多的時間?比如,從南京飛往烏魯木齊的航班,計劃飛行時間大約需要5個小時,而返航的東行航班則要少一個小時。這種現(xiàn)象背后是有原因的,它們都與地球的自轉(zhuǎn)有關(guān)。然而,這一切并不像聽起來那么簡單,它還與地球旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的高空風(fēng)運動有關(guān)。
地球從西向東旋轉(zhuǎn),而且速度相當(dāng)快,在赤道上,其旋轉(zhuǎn)速度約為1000英里/小時(約合1609公里/小時)。簡單設(shè)想一下,我們從東向西飛行,而由于地球是由西向東旋轉(zhuǎn),起飛機場和著陸機場中間的距離無形中被縮短了,我們所需要的時間也應(yīng)該縮短才對。然而,現(xiàn)實情況實際上是相反的,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。其實想要證明這一點很簡單,我們原地起跳,因為地球在旋轉(zhuǎn),所以我們落地的位置應(yīng)該和起跳的位置不一致嗎?事實證明我們落下來還是在原地。
雖然地球的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了更長的飛行時間,但并不是因為它在向飛行中的飛機移動或遠離,而是由于它對風(fēng)的模式的影響,也就是所謂的高空風(fēng)。一個旋轉(zhuǎn)的物體有一個垂直于旋轉(zhuǎn)軸的力,這就是科里奧利力。這個力把北半球的風(fēng)推向東邊,南半球的風(fēng)推向西邊。它的強度與旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)。靠近赤道的點比靠近兩極的點旋轉(zhuǎn)得更快,因為它們的角速度一樣,而靠近赤道的點比靠近兩極的點的直徑更長,所以越靠近赤道速度就越快。
除此之外,風(fēng)還受到了太陽加熱的影響,會從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。這些影響結(jié)合在一起,形成了自西向東移動的氣流,但有一個起伏的模式。氣流的強度、高度和路線會隨著時間的推移而變化,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(jié)了其基本規(guī)律。“當(dāng)任何固體物體旋轉(zhuǎn)時,靠近其軸的部分比遠離的部分移動得慢。當(dāng)你從赤道向北(或向南)移動時,你正在靠近地軸,因此從赤道開始向北(或向南)移動的空氣將比它所覆蓋的地面移動得更快。這導(dǎo)致在中緯度地區(qū)的風(fēng)總是從西向東移動?!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,一個西行的航班卻是逆風(fēng)飛行。
不僅僅是影響平均飛行時間,這些氣流對飛行路線和空中調(diào)度也有重大影響。航空公司每天都會查看高空氣流模式,并相應(yīng)地改變其航班的飛行路線。有時為了能搭上強勁的順風(fēng),航空公司會盡可能地將飛行路線安排得更為合理,讓飛機有更多時間能搭上順風(fēng),這樣能節(jié)省更多飛行時間。同樣的,航企可以重新安排西行航班的路線,以避免高空氣流帶來的一些影響。一架從西向東飛行的飛機被西風(fēng)帶的氣流帶著走,從而節(jié)省了飛行時間和燃料。大多數(shù)飛行員都接受過訓(xùn)練,當(dāng)風(fēng)向?qū)λ麄冇欣麜r,會降低速度以節(jié)省燃料。當(dāng)然,航空公司在制定飛行計劃時也會把空中交通限制考慮在內(nèi)。
世界上最長的飛行路線之一是從美國紐約到中國香港。然而,飛這條航線時,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,在北極上空轉(zhuǎn)彎上升,然后在俄羅斯和中國上空轉(zhuǎn)彎下降,最后抵達中國香港。這是最快的路線,它將旅行時間縮短了約2小時。1998年,各國航空公司開始使用跨極地航線,現(xiàn)在這種做法已經(jīng)很普遍了。