Γιατί χρειάζεται περισσότερος χρόνος για να πετάξει το αεροπλάνο δυτικά;

 

Αναρωτηθήκατε ποτέ γιατί μια πτήση προς τα δυτικά διαρκεί περισσότερο από την ίδια διαδρομή προς τα ανατολικά;  Γιατί όταν ένα αεροπλάνο ταξιδεύει αντίθετα από την περιστροφή της Γης δεν φτάνει πιο γρήγορα.   Όλα έχουν να κάνουν με την περιστροφή της γης, αλλά δεν είναι τόσο απλά όσο ακούγεται. Ας δούμε με μια γρήγορη ματιά γιατί συμβαίνει αυτό.

Μεγαλύτεροι χρόνοι πτήσης

Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επιδρούν στη χρονική διάρκεια της πτήσης, αλλά σε γενικές γραμμές, πάντα θα βλέπεις τις πτήσεις προς τα δυτικά να διαρκούν περισσότερο. Συγκρίνετε τις περισσότερες πτήσεις και θα δείτε ότι η επιστροφή προς τα ανατολικά χρειάζεται λιγότερο χρόνο από την πτήση προς τα δυτικά.

Για παράδειγμα, μια πτήση από τη Νέα Υόρκη προς το Λονδίνο διαρκεί περίπου 6 ώρες και 45 λεπτά και η επιστροφή από το Λονδίνο στη Νέα Υόρκη διαρκεί 8 ώρες.    Ομοίως η πτήση από το Λονδίνο προς το Χονγκ Κονγκ διαρκεί 12 ώρες, ενώ η επιστροφή προς τα δυτικά διαρκεί 13 ώρες.

Το αποτέλεσμα της περιστροφής της Γης – αλλά δεν είναι τόσο προφανές το γιατί!

Η Γη περιστρέφεται από τα δυτικά προς ανατολικά. Και με αρκετή ταχύτητα – στον Ισημερινό, η ταχύτητα περιστροφής είναι περίπου 1.000 χιλιόμετρα την ώρα. Σκεπτόμενος απλά, αυτή η ταχύτητα θα πρέπει να επηρεάζει μια πτήση προς τα δυτικά και να την κάνει να διαρκεί λιγότερο χρόνο, καθώς η Γη κινείται αντίθετα προς το αεροσκάφος.

Αυτό όμως δεν συμβαίνει. Στην πραγματικότητα, το αεροσκάφος απομακρύνεται επίσης από τον προορισμό του καθώς συνεχίζει να περιστρέφεται μαζί με τη γη (μαζί με τη Γη περιστρέφονται και όλα τα υπόλοιπα όχι μόνο η επιφάνεια της, αλλά και οτιδήποτε αιωρείται πάνω απ’ αυτήν όπως ο αέρας και τα αεροπλάνα). Αυτό που έχει σημασία τότε είναι η ταχύτητα του αεροσκάφους σε σχέση με τη Γη.

Εάν χρειάζεστε απόδειξη αυτού του φαινομένου, απλώς θυμηθείτε ότι αν πηδήξετε προς τα πάνω, η Γη δεν περιστρέφεται κάτω από εσάς. Εάν συνέβαινε, θα προσγειωνόσασταν εκατοντάδες μέτρα μακριά!

Προσθέτοντας στις επιπτώσεις του ανέμου – και τα ρεύματα του αέρα (αεροχείμαρροι)

Είναι η περιστροφή της Γης που προκαλεί τους μεγαλύτερους χρόνους πτήσης, αλλά όχι επειδή κινείται προς ή μακριά από τα αεροσκάφη που πετάνε. Αλλά αυτό οφείλεται μάλλον στην επίδραση των κινήσεων του ανέμου – στους λεγόμενους αεροχείμαρρους (jet streams).  Στην Μετεωρολογία αεροχείμαρρος (Jet stream) καλείται ένα ταχέως κινούμενο μακρόστενο σωληνωτό ρεύμα πολύ ισχυρών δυτικών ανέμων σε μεγάλα υψόμετρα.  Δημιουργούνται από συνδυασμό της ατμοσφαιρικής θέρμανσης (από την ηλιακή ακτινοβολία και σε ορισμένους άλλους πλανήτες και από την εσωτερική θερμότητα) και της περιστροφής του πλανήτη γύρω από τον άξονά του.

Ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο έχει μια δύναμη κάθετη στον άξονα περιστροφής – αυτή είναι η γνωστή δύναμη Κοριόλις. Αυτή η δύναμη ωθεί τους ανέμους προς τα ανατολικά στο βόρειο ημισφαίριο και προς τα δυτικά στο νότιο ημισφαίριο. Η ισχύς του σχετίζεται με την ταχύτητα περιστροφής. Τα σημεία πιο κοντά στον ισημερινό περιστρέφονται γρηγορότερα από τα σημεία κοντά στους πόλους – καθώς πρέπει να ταξιδεύουν περισσότερο σε κάθε περιστροφή στον ίδιο χρόνο.

Επιπλέον, οι άνεμοι επηρεάζονται από την ηλιακή θέρμανση και θα ρέουν από περιοχές υψηλής πίεσης σε χαμηλή πίεση. Σε συνδυασμό, αυτές οι επιδράσεις παράγουν αεροχειμάρρους που κινούνται από τα δυτικά προς τα ανατολικά, αλλά με κυματιστό μοτίβο. Η ροή μπορεί να ποικίλει σε ισχύ, ανάλογα με το υψόμετρο και με την πάροδο του χρόνου και συνήθως θα είναι πιο ισχυρή πιο κοντά στους πόλους.

Ειδικότερα στη Γη, οι ισχυρότεροι αεροχείμαρροι είναι οι πολικοί (polar jet) και παρουσιάζονται σε ύψος από 7.000 – 12.000 μέτρα από την επιφάνεια της θάλασσας. Οι υψηλότεροι και κάπως ασθενέστεροι αεροχείμαρροι είναι οι υποτροπικοί (subtropical), συνήθως σε ύψος 10.000 – 16.000 μέτρα από την επιφάνεια της θάλασσας. Συνηθέστερα, εκδηλώνονται πάνω από περιοχές μεσαίων γεωγραφικών πλατών και σε πολυπληθέστερο αριθμό στο Βόρειο ημισφαίριο παρά στο Νότιο, όπου κρίνονται περιορισμένοι.  Οι αεροχείμαρροι μοιάζουν με τεράστια ομοαξονικά σωληνωτά ποτάμια – ρεύματα αέρος με αυξανόμενη ταχύτητα της κεντρικότερης ροής. Το μήκος τους κυμαίνεται μεταξύ 1.600 και 5.000 χιλιομέτρων, το πλάτος τους μεταξύ 160 και 500 χιλιομέτρων, και το υψομετρικό πάχος τους μεταξύ 1,6 και 5 χιλιομέτρων.

Η κύρια εμπορική σημασία των αεροχειμάρρων είναι στα αεροπορικά ταξίδια, καθώς ο χρόνος πτήσης μπορεί να επηρεαστεί δραματικά, αναλόγως με το αν το αεροπλάνο πετάει μέσα σε έναν αεροχείμαρρο ακολουθώντας την ίδια κατεύθυνση με αυτόν (προς τα ανατολικά), οπότε επιταχύνεται ή πετάει ενάντια σε αυτόν (προς τα δυτικά) οπότε επιβραδύνεται. Οι αναταράξεις αέρα, ένας δυνητικός κίνδυνος για τα αεροσκάφη, συχνά βρίσκονται κοντά σε αεροχειμάρρους.

Δεν επηρεάζουν απλώς τους  χρόνους πτήσης αυτές οι ροές του αέρα (Jet stream), αλλά έχουν σημαντικό αντίκτυπο στις διαδρομές που θα ακολουθήσουν τα αεροπλάνα, καθώς και στον προγραμματισμό πτήσεων. Οι αεροπορικές εταιρείες εξετάζουν τα μοτίβα των αεροχειμάρρων κάθε μέρα και αλλάζουν ανάλογα τις διαδρομές για τις πτήσεις τους.  Επίσης, μπορείτε να επαναδρομολογήσετε πτήσεις προς τα δυτικά για να αποφύγετε κάποια από τα έντονα φαινόμενα των αεροχειμάρρων.

Οι πιλότοι όταν ακολουθούν αυτά τα μοτίβα των αεροχειμάρρων κερδίζουν ταχύτητες που κυμαίνονται συνήθως από 130 έως 220 km/h, εξοικονομώντας χρόνο και καύσιμο στην αεροπορική εταιρεία (και επομένως χρήματα).

Τέλος, γιατί οι πτήσεις από την Ευρώπη προς τις ΗΠΑ κινούνται πολύ βόρεια (πάνω από την Γροιλανδία/Καναδά αντί για την φαινομενικά πιο άμεση “ευθεία γραμμή” στον κεντρικό Ατλαντικό;

Είναι πιο σύντομο να ακολουθήσετε την διαδρομή που συμπίπτει με ένα Μεγάλο Κύκλο της Γης, από ότι σε μια ευθεία γραμμή, επειδή η περιφέρεια της γης είναι πολύ μεγαλύτερη στον ισημερινό από ό, τι κοντά στους πόλους.


ΠΗΓΗ: physics4u