事實上,就數學而言,兩點之間的最短距離,就是這兩點之間的連線。然而,當飛機從起點飛往終點時,它並不是在兩點之間以直線飛行,而是曲線。這是為什麼呢?難道飛機不是飛行最短距離嗎?
據航空新聞網站「簡單飛行」(Simple Flying)報導,如果從平面地圖來看,飛機的飛行路線幾乎都是曲線或半圓形。這有幾個原因,其中最大的兩個原因,與地球的曲率和高速氣流(jet stream)有關。
航空公司以營利為目標,所以他們在規劃飛機的飛行路線時,會採取最節省時間和燃料的路線。對於飛行員而言,他們會希望飛行路線沿途有機場,可供緊急事故發生時迫降,這樣的機場越多越好。
最終,速度成為決定飛機飛行路線的主要因素。如果你問上過數學課的學生,從A到B最快的路徑是什麼?他們的答案肯定是走直線。
這在2D地圖上可能是正確的,但地球並不是平的。你可能需要觀察一下地球儀,來了解地球的曲率,以便更了解飛行路線。
向兩極彎曲的航線更快
在3D的空間中,飛機飛行的最短路線是稱為測地線(Geodesic)的彎曲路線。這在2D地圖上看起來會令人困惑。
但2D地圖中的直線,在3D空間中並非直線,這就是為什麼從起點到終點的飛行路線是曲線。
由於地球繞著自轉軸自轉,其中間部分、也就是赤道地區會稍微突出,所以從北到南繞地球一圈的距離,比繞赤道繞地球一圈的距離短。
地球的曲率及其額外的赤道寬度意味著,向兩極彎曲的飛行距離會比直線飛行的距離更短。
例如在以下的2D地圖中,從美洲飛往歐洲的最短路線,是向北極彎曲的紅色曲線,而非紅色直線。
高速氣流的影響
航空公司用於決定飛行路線的另一個標準是「高速氣流」。這些高空氣流存在於對流層頂部附近。對流層是地球大氣層的最低層,也是大多數天氣型態發生的地方。
對流層和平流層之間的邊界,稱為對流層頂,其高度在地球表面以上6.4~19.3公里之間波動。這種波動會導致空氣溫度和壓力出現快速變化,形成速度可達每小時322公里的風洞(wind tunnel)。
這些極端風速在溫差最大的冬季最常見,但每小時129至225公里的常規風速也很常見。
地球有4個主要的高速氣流,南半球和北半球各有兩個。由於地球自轉,這些高速氣流大多從西向東流動。對航空公司來說,最重要的兩個是在北極圈附近形成的極地高速氣流(polar jet stream)和在赤道附近形成的副熱帶高速氣流(subtropical jet stream)。
這意味著,飛機順著高速氣流飛行,可以縮短飛行時間,而飛入高速氣流會減緩飛行速度。
雖然順著高速氣流飛行是一個很大的優點,但它也有一個稱為晴空亂流(clear air turbulence)的缺點。晴空亂流會發生在高速氣流的邊緣,比正常的亂流劇烈得多,而且幾乎無法預測。這就是為什麼你在搭機時應該繫好安全帶。
《大紀元》此前報導,亂流是空氣的不規則運動所引發的,會使乘客和飛機的空勤組員,經歷突如其來的側邊或垂直震動。儘管亂流可能會造成人員傷亡,但這種事故非常罕見,比車禍等導致傷亡的其他種類交通事故更少見,所以人們無須過度擔心。◇