坐过飞机的人都感受过这种现象,就是在从东向西方向飞行的时候,感觉白天或者晚上的时间变长了,而从西向东飞行的时候,却往往感觉时间又变短了,特别是在黄昏或者黎明时分这种感觉特别明显,比如在黄昏时分从东面向西飞行,那么有时候飞行了几个小时落地后发现还是黄昏,而如果是从西向东飞行的话,会发现天黑得特别快,顶多十分钟天就完全黑了。这是怎么回事呢?
要回答这个问题其实并不难,这其实是一个物理学中相对运动的基础问题。首先来看看地球的运动状态。
地球自转角动量最大地方是赤道,赤道周长是4万千米,那么除以24,每小时的地面线速度是.7千米,民航客机的飞行高度大约为一万米,但是地球从地心到表面的厚度大约为公里,1万米也就相当于10千米,相对于地球的厚度就很小了。
也就是说,如果有架飞机沿着赤道向西飞行,只要速度达到.7千米的时速,就可以保持和地球相对静止,也就有可能永远白天。这里要注意的是,飞机飞行的高度在一万米左右,它带来的周长变化可以忽略不计。
不过不同纬度的自转线速度不一样,越靠近南北两极的极点,自转线速度就会下降,所以如果不在赤道上向西飞的话,在低纬度上空向西飞,那么就会感受到太阳西升东落了,因为飞机的速度太快,追赶着太阳太过了,于是就变成了太阳从西边升起了。
比如北京的纬度约为北纬40度。这条纬线的周长大概是3万公里。也就是说,它的时速是千米。飞机若沿着北纬40度这条纬线飞行,速度只要达到就可以了。如果位置再极端一点,在春分之后去北极,很有可能会赶上极昼,在那里原地坐着都能享受到日不落的待遇。
实际上人类早在年代就体验过这种感觉,理论上讲只要客机追上晨昏线(solarterminator),而且客机的燃油充足,就能一直处于白天状态,地球在赤道上的自转速度在.6千米/时(m/s,约1.37马赫),。例如“协和式”客机就以2.02马赫速度(千米/小时)巡航。
“协和号”的巡航速度远比晨昏线移动的速度快,这远超过地球自转速度。在西行的航线上,如果按照当地时间进行计算,它抵达的时间往往比起飞的时间还要早。所以某些从伦敦或巴黎飞往纽约方向的乘客就能看到一个奇观:在飞行中途中追上太阳!“太阳从西边出来了”这种平常不可能发生的场景在“协和号”中出现了。所以英航在运营“协和号”时曾提出“未出发就到达”的口号。
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