飞机悬停,靠地球自转能否到达目的地
大家都知道,地球是会自转的,于是,有网友就想到:“飞机为什么不直接升到空中悬停?比如从上海飞拉萨,飞机升起来停在天上,等拉萨自己转到脚下,再降落,不就行了吗?”
这听起来似乎非常有想象力,那么实际呢?答案是:不行。无论飞机悬停多久,只会停在起飞点上方,不会靠地球自转抵达异地。
我们平时说一架飞机停在机场,这是站在地面参考系里说的。也就是说,相对于跑道、航站楼、行李车、登机口等,它没有移动。但如果把视角拉到太空,事情就不一样了。
我们、飞机、大气层,都是地球这个“宇宙飞船”的乘客,我们生来就拥有这个飞船的速度,随飞船同步运动,不会轻易脱离。我们相对于地球是静止的,但相对于宇宙,我们每个人其实都是时速上百万千米的“宇宙赛车手”!飞机起飞时,并不会把这部分速度突然丢掉。这就是惯性。
一个最熟悉的例子是高铁:你坐在一列匀速行驶的高铁上,把一枚硬币轻轻向上抛起,两秒过后,它不会落到你身后几十米远,而是大体落回你手里。因为硬币被抛起之前,已经和高铁、你、车厢里的空气一起具有向前的速度。你把它抛起来,只是给了它一个向上的速度,并没有抹掉它原来的水平速度。
飞机也是一样。飞机停在机场时,作为地球上的一员,已在惯性作用下,随地球自转获得了与地面相同的线速度,起飞后,即便悬停在空中,由于没有外力抵消这份惯性(牛顿第一定律:物体会保持原有运动状态,除非受外力作用),飞机仍会在惯性牵引下,跟着地球这艘“飞船”同步前进,这个速度不会凭空消失。它不是从一个“绝对静止”的状态进入天空,而是从一个已经随地球共同运动的系统中离开地面。
所以,“飞机飞到空中,地球在下面转走”这个想法,第一步就错了。飞机本来就和地球一起在转。
地球自转会影响飞行吗?答案是:会。
地球自转对飞行的影响,主要体现在以下方面:
第一个就是科里奥利效应。所谓“科里奥利效应”,就是指在地球自转的旋转参考系中,大尺度运动的物体会发生行进路径的侧向偏转。这对炮弹、导弹、洋流、大气环流、长距离飞行等都有影响。不过民航飞机不是一颗被扔出去就不管的石头。飞机有导航系统、惯性导航、卫星定位、飞行管理计算机、空管指令和飞行员修正。偏一点,就修一点;风变了,再修一点。
第二个则是高空风场。地球自转参与塑造全球大气环流。空气不是简单地从赤道流向两极,而会因为地球自转发生偏转,形成信风、西风带、极地东风,以及更复杂的高空急流等。民航飞行经常借助或避开这些风,顺风能省时间、省油,逆风会延长飞行时间。跨太平洋、跨大西洋航线尤其明显。
(科学辟谣公众号 4.26 李文杰 杨超)