跨洲長途飛機軌跡為什麼不是直線?影響飛機航線的因素有哪些?什麼是大圓航線?

2020.06.09 03:53PM
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照片中提到了East、Siberian Sea、Northwestern,包含了地圖、水資源、生物群系、黃色、地圖

是否曾經疑惑過,為什麼長途飛機在地圖上的飛行軌道會是曲線,而不是最短的直線?還有,明明旅行是同樣的起點和終點,又為什麼飛機往返的路線會不一樣呢?飛機航線的規劃是一門重要的學問,包括飛機自身的性能、外在自然因素、人為因素都會影響到航線規劃。飛行航線不只是要讓飛機順利到達目的地而已,還需要考量諸多條件,才能夠找到最短時間、最省油料、最安全的飛行路線。本篇介紹飛機航線在地圖上會是曲線的原因,以及影響飛機航線規劃的幾個重要因素,另外如果好奇飛機上為什麼有無線網路的話,可以參考「飛機上為什麼會有Wi-Fi?高空中的無線網路來源介紹」。

球體剖面通過圓心 大圓航線2點的距離最短 

雖然在平面地圖上,2個點之間最短的距離為直線,然而地球實際上是個球體,只是透過變形投影的方式將地圖繪製在平面上,因此點與點之間最短的距離並不是地圖上的直線,而是球體上的曲線。

對球體來說,「大圓」指的是通過球心的所有切線,如果以切西瓜來比喻的話,大圓就是切過西瓜正中心時的最大圓,而若是套用在地球上,大圓就是所有經線,以及緯線的赤道。大圓是半徑最大的圓弧,也就是球面上2點之間最短的距離,因此航海、飛航,都會應用大圓航線,而非平面地圖上的直線。

照片中提到了P、u,包含了頭、圈、產品設計、角度、點

▲大圓距離(Great-circle distance)。在球體上,2點之間最短的距離需要套用大圓距離,而非平面直線。不過因為地球並非完美的圓形,因此大圓航線(Great-circle navigation)路徑有再修正計算過。(圖片來源:維基百科)

透過氣流、季風可縮短飛行時間並節省燃料

除了透過大圓航線尋找最短飛行路徑之外,飛機航線也受到自然氣候的影響。如噴射氣流,又稱高速氣流,它是數條圍繞地球的強而窄的高速氣流帶,中心風速可以達到每小時200至300公里。雖然噴射氣流不一定在大圓線上,但透過噴射氣流推動飛機飛行,就能夠有效縮短飛行時間,並且減少燃料使用。因此有時候飛機往返兩地時的路徑不一樣,去程運用了氣流推動,而回程方向則因為與氣流方向相反,所以避開氣流帶,採用大圓航線飛行。

▲NASA模擬北半球的極地氣流運作狀況。較快的風使用紅色標記,較慢速的風則使用藍色。(影片來源:NASA)

照片中提到了Great Circle Route、Jetstream Route、Pacific Ocean,包含了射流路線、急流、大圓、飛行、極地戰線

▲以東京和洛杉磯之間的航線為例,東行使用噴射氣流,而西行則使用大圓航線。(圖片來源:維基百科)

飛行航線也受到國際情勢影響

不只是距離和氣候的因素,國際情勢也會影響飛行航線的安排。比如說,冷戰時期蘇聯領空為禁航區,因此當時想要來往歐洲、亞洲、美洲,都需要繞過蘇聯,不能直接走最近的航線。還有早期台灣與中國因為政治議題,尚未簽署直航協議,因此台灣民航機需先經過香港、琉球中轉,才能夠進出中國領空。

在冷戰結束之後,各國大多開放第一航權,在不著陸的情況下,飛機可以從領空上飛過。不過就算如此,飛機在經國各國領空時仍然需要先行通知,或是付費。因此航權有時候也會成為政治施壓手段之一。

照片中提到了1960s-1990s、2000s、2000s-2010s,包含了南極航班、飛行、北極、珀斯機場、飛機

▲各時期航線變化圖。早期蘇聯和中國領空為禁航區,後來開放。而南極則是因為氣候不佳,大多也會選擇避開。(圖片來源:維基百科

飛機航線受自然因素、人為因素多重影響

綜上所述,飛行航線受到許多原因影響,有時候不只是會呈現曲線,還會有繞道的情況,往返路線也不一定會完全相同。在科技進步之後,飛機在性能與油料上受到的限制相對減少,不過在國防安全、經濟考量的需求下,仍然會選擇相對有利的飛行航線。如果想要一覽全世界的飛機航線概況,也可至即時飛行跟蹤網站查詢。

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