直線其實沒有比較近?談大圓航線


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你是個常搭飛機的人嗎?如果你曾搭過長距離的航班,因為太無聊而玩起飛機上的小螢幕,可以在上面找到你現在飛行的位置,但為什麼看起來都是曲線啊,感覺整個大繞路啊,機長是要讓我們飛去哪啊!!!!!

大家都知道,兩點之間最短的距離是直線,但是身處在球面上,最短距離可不是直線,而是曲線。

在切西瓜時,你可以切出很多圓,但是若要切出面積最大的剖面,非得從西瓜球心通過不可,而此時這條「大圓」上的弧線,正是球面上的最短弧線。

 

把上述切西瓜的道理應用在地球上的最短距離,這種通過球心,且將球體平分成兩個相等的半球的圓圈線,叫做「大圓航線」(Great Circle Route),但地球並非完美的球體,所以這也只是大略粗估的一種方式。而地球上所有的經線都是大圓線,緯線則只有赤道而已。

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美國西雅圖飛英國倫敦,看似繞路的大圓航線其實才是最佳捷徑。 這一切都跟萬惡的地圖投影有關......地球是圓的,地圖是平的。

 

螢幕快照 2016-06-06 下午10.55.35

波蘭華沙-美國奧黑爾,虛線部分是預計航線,接近大圓航線,實線為實際航線,會依照天候與其他狀況稍做調整。 圖片來源:FlightAware

其實在很早之前,人們就已經知道大圓航線是最為省時的航線,但一直到1990年代才開始採用。

為什麼呢?主要是因為若要往來於歐洲、亞洲與美洲之間,這些距離較短的大圓航線大都需要經過前蘇聯的領空,而在1990年代之前,前蘇聯的領空一直是封閉的,除非你想抱著被打下來的決心飛過去,但這風險實在太大,大家寧願多繞點路也不要冒險。

除了領空沒有開放之外,1990年代之前,一般民航機的續航能力,也不足以飛越北極以及俄羅斯北部的一大片荒蕪地區,而且這些地方也沒有可用的備降機場,能供緊急情況下降落,因此在當時,來往亞洲與北美洲的飛機,會取道北太平洋,並在阿拉斯加安克拉治(Anchorage)中途停站加油。

 

而在前蘇聯解體後,其領空也逐漸開放。從下圖可以看見1990年代過後,飛行航線的變化。

PolarRoute

1990年代之前,蘇聯與中國為禁航區,直到領空開放後,才出現許多穿越北極與俄羅斯上空的航線。右圖為南半球的航線,較少直接穿越南極上空,跟南極惡劣的氣候有關。 圖片來源:維基百科

 

 

不過,北極航線的使用也絕非必需,從亞洲往返北美洲西岸的航班,一般並不使用北極航線。航線通常會經過日本領空,取道較南的北太平洋,再從加拿大或美國西岸進入北美洲。

如果各位讀者對高中地理還有一些印象,應該還記得北太平洋的西風帶,盛行西風,可以讓飛機順著西風飛行,節省的燃料與時間甚至還優於使用北極航線。

 

螢幕快照 2016-06-06 下午11.01.53台灣桃園-美國洛杉磯,可以看到原本的預計航線,但實際航線卻較偏南,這跟北太平洋西風帶強勁,可藉由西風吹送以減少燃料耗損,實際上可以比走完全的大圓航線還要省時省能。 圖片來源:FlightAware

 

 

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六月 6th, 2016 by