同样,如果一个飞机只需要升空离地等地球自己转就行了,那么巴黎和北京的时差大概是6小时,意味着巴黎那根经线要向东转6小时,与6小时前北京的经线重合,那么飞机在北京悬空6小时,等巴黎那边转过来就行了,为什么还要努力飞11个小时呢?或者再以此类推,我们根本不需要坐飞机,我们找个热气球把自己升空,等地球自转,过一会儿落下来,我们就到另外一个地方了。
你想得美!实际上,地球大气层内的一切都和地球是保持一致惯性的,也就是说,北京,北京底层大气,天上的云,高层大气,都和北京地面速度一致。就相当于一个火车开起来以后,车厢内的空气也和火车保持一致惯性,一只苍蝇如果在车厢外,很快就会落后,但是在车厢内,就能够稳定的和列车速度一致保持相对静止。它如果要从车厢内的一张桌子飞到另一张桌子,需要重新算速度,而不是等着列车开动,那个桌子自己就会靠过来。
如果说地球是这个运动的列车,那么苍蝇就是飞机。大气层内的空气是保持相对静止的。要纠正的第二个概念,则是,飞机并不是按照地图上的直线飞。在这里我们就要引入大圆航线(great circle route)概念。地球是一个球体,地球表面任意两点与地心做一平面,再和地球表面相交形成的圆弧才是地球两点真正最短的距离。
也就是说,在上面这个图里,左边是沿着纬线切割的A,B点,右边是沿着大圆切割的A,B点,沿着大圆切割的这个A,B点,比沿着维现切割的A,B点更近。同时,球体表面上最近距离的直线,放在了平面地图里,就自然成了一条弧线,所以看起来不像最短距离。最后,我们要讲真正影响飞机速度的要素,也是最重要的一点——信风。
在8000-10000米的高度,正是高层风盛行的地带,也叫信风带。信风层位于大气对流层的下层,平均厚度在4000米左右。地球对流层位于大气的最低层,它的高度因纬度而不同,在低纬度地区平均高度为17~18000米,在中纬度地区平均为10~12000米,极地平均为8~9000米,并且夏季高于冬季。也就是说,飞机在8000米-12000米高度飞行的时候,会遇到信风带。
我们可以看到在赤道到北纬30度之间,是低纬信风带,是从东往西刮的,而北纬30度到60度,是高纬信风带,是从西往东刮的,也就是说,北纬30度到60度之间飞行的航班,如果从西往东飞,就是顺风飞行,而如果从东往西飞,就是逆风飞行。虽然逆风可以给机翼提高更多升力,但这个风不是电风扇那种小风,而是整个气流运动。
飞机在整个风带里,如果顺风就加速,如果逆风就减速。而全球大多数国家和地区,重要的城市,集中在北纬30度到60度之间,我们可以从下图看到,这里的航班相当多。因此在北纬30-60度的信风带里,从东往西的航线,逆风,需要更长时间。从西往东的航线,顺风,缩短时间。这些航线途径成都、北京、莫斯科、巴黎、阿姆斯特丹等重要城市。