飞机航路为什么鲜有走曲线?

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kewenda
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@张水

教师说的已经很全面了,我来详细说一下大圆航路和等角航路。

宏不雅上来说,那是大圆航路(Great Circle Route)和等角航路(Rhumb Line)的线路之争。

1. 令人纠结的投影

地球是圆的,地图却是平的,若何调和三维球面与二维地图平面的矛盾呢?

若是间接展开球面,那么一定会发作断裂或者褶皱,各人掰过橘子吧?就是阿谁事理。

投影,就是处理那个问题的关键。

于是乎各路英雄都来测验考试处理把地球拍扁的那一难题。

1.1 大航海时代的1569年,一位比利时的地图学家创建了一种以他名字定名的典范的投影办法:墨卡托投影(Mercator Projection 或称:麦卡托投影)

用那种体例做出来的世界地图长那个样子:

水手,船主们都惊呆了好吗?

横平竖曲的经纬度啊!!!

地图上的方位角不消变啊!!!

地图上两点一画沿着那条曲线不断开就行了啊!!!

在阿谁没有GPS,没有岸基导航系统,只能用罗盘还有六分仪处理导航问题的年代,有一份便利利用的航海图,就是各人的生命线啊!!!

于是乎,它火了!

那种在地图上两点之间画曲线规划出来的航路,因为飞行标的目的与经度夹角确定且稳定,被称为等角航路。

但是等等...似乎哪里有点问题?

你们不觉得那个地图的两极很奇异吗?

原来顶点应该是一个点的,怎么被拖成一个长条了呢?同理,高纬度地域也被放大了良多。

南极洲:我好好的长成一个圆形你把我拉成便条是几个意思?

地图君:怪我咯?

墨卡托投影的更大问题就是高纬度地域的严峻失实。

为领会决那个问题,地图学家们前赴后继,再后来的几百年里又折腾出了几种投影办法:

1.2 桑生投影(Sanson Projection):

由法国的尼古拉斯·桑生 于 1762 年创建。

纬线平行间距相等,中央经线为曲线,其它经线为正弦曲线且成轴对称散布于中央经线摆布。

适用于沿着赤道和中央经线散布的地域,如南美洲,非洲。

1.3 哈默投影(Hammer Projection):

由美国天文学家哈默 于1872年创建。

由双半球地图合并而来,愈加接近于实在球面,但并未脱节近大远小的视觉变形。

1.4 古德投影(Goode Projection)

由美国的天文学家古德于1923年创建。

又称分瓣投影,复原度更高,但会断裂。

但那几种办法,不单在绘图地区上有局限性,并且经纬度曲直线,关于航海家和后来的飞翔员来说,在茫茫大海或者天空中导航,需要时刻计算而且调整航向,可谓是极不便利,也很危险所以绝大大都航图到今天仍然是按照墨卡托投影造成的。

2. 大圆航路与等角航路

在几何课上我们学过一条公理:两点之间,线段最短。

但那是平面。在球面上可不是如许。

球面上两点间的所有弧线中,弧线对应的半径越大,弧的弯曲水平越小,就越趋近于曲线,间隔也就越短。

打个例如,你拿一个乒乓球,你会觉得它的外表是弧的,但远眺地平线的时候,你就会觉得它是一条曲线。

一个球能够切出良多圆,就像纬度线,但球大圆(→_→)球半径所在的圆是更大的,球大圆上面的弧线是两点之间最短的弧线,而用那种体例规划的航路,就叫做大圆航路。

除了赤道和经度线,一般情况下球大圆都不契合东南西北的正方位,人才会觉得在地图上绕了远路,但那恰好才是机组抄的近路。

航路的航角是按照GPS显示的,但在飞机上的GPS是通过显示航向和经度的夹角来提醒坐标的,领航员要确定后续航向,计算航速来指点驾驶员。

大圆航路间隔短,但导航相当费事。

等角航路间隔较长,但导航简单,操做最简。

举个例子:

从北京到旧金山的CA983航班,若是利用两点一线的等角航路的话,也就是沿北纬40°飞翔,间隔是10248km,而利用图上的大圆航路只需要9084km。大圆航路要比等角航路短1164km,能省十多吨燃油,在地图上看起来就是一条曲线。

但从拉萨到北京,大圆航路只短了12km,两者根本重合,大圆航路的优势并没有表现,利用等角航路导航便利,所以用的是等角航路,你看,那不就是一条曲线了嘛。

至于地形/气象/空管限造,ETOPS,导航手艺等,请拜见

@张水 教师 的谜底。

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