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飞行中的科学

(2014-03-20 14:55:59)
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杂谈

在气流中颠簸

现实中的气流比它的名字听起来要复杂得多。它指的是飞机四周空气运动的瞬间改变,气流会导致飞机颠簸。根据颠簸的程度,有时乘客们会觉得如同驱车行驶于崎岖小径,有时又好似瞬间坠入深渊,颠得让人五脏六腑都错了位,在身体里上蹿下跳。有几个原因会造成平稳飞行中这样的突然颠簸。空气温度的变化或是风的切变(风切变指的是水平和垂直方向的风的运动方向发生突然变化)都会引起飞机颠簸。天气晴朗时这种变化不易被察觉,而在风暴来临时,这种气流的改变又极为显而易见。如果飞机在飞行的过程中突然遭遇这样的空气变化,乘客就会感到颠簸或是吓人的垂直坠落。

乘客们在穿越气流时往往会感到不安,不过大家应该知道在现代航空史上,从来没有飞机是因为遇上气流而从天上掉下来的,气流不会导致坠机。有人因为气流的原因受伤甚至是死亡,不过那都是因为他们没有系好安全带导致头撞击到天花板,或是因为他们头顶的行李没有放好砸了下来。只要你认真地对待气流,它就不会是一个问题。所以,一定要坐在位置上,系好安全带,接下来就可以享受这段旅程了。

暴风雨引起的气流常常出现在飞机在上升或是下降回机场的航程中。飞机的巡航高度在大部分风暴云层之上(这也是为什么乘坐早期不加压飞机的乘客总会感到晕机,因为那时飞机飞不了这么高)。我们前几节中提到过,积雨云的雷暴云砧能够延伸至40000英尺(约12千米)的高空,它们层层堆积,高度甚至能超过飞机的巡航高度。不过,和晴空中的气流不同,这样的暴风雨云用肉眼就能看见,而且也会显示在飞机的雷达上,这样一来,飞行员就很容易就能绕开它们,避免灾难发生。

即便如此,有时我们也不得不穿越风暴云层,尤其是在飞机上升和下降的过程中,如果正巧碰上窗外还是电闪雷鸣的话,那的确叫人焦虑。闪电是一种自然现象,威力无比。不过当闪电撕扯着离你不远处天空,甚至是击向飞机时,你并不需要过分担心。令人宽心的消息是,闪电几乎不会对飞机构成威胁。不过,我们还是先来了解下打雷和闪电到底是什么吧。

留在空中的足迹

不论你是否邂逅另一架飞机——也许自离开机场后的整个航程中你都没有看到其他飞机——你还是有机会知道其实它们曾经打哪儿经过。如果你仰头看看天空,经常能看到一些笔直细长、犹如薄云的东西,它们跨越天穹,好似空中的通道。这些是尾迹,是飞机排出的小水珠留下的痕迹。你乘坐的飞机或许就刚经过一条尾迹附近,或是横切着穿过了它,虽然你也不确定那架飞机到底朝哪个方向飞去了(除非你看见了它),但它的行踪已经一览无余了。尾迹会随着时间的推移变得越来越淡,这是视觉上判断飞机飞行方向的最佳线索。尾迹靠近飞机的那头较为浓厚,甚至可以看到好几条由不同的引擎喷射出尾迹,它们将最终交汇在一起。

理论上来说,每个引擎都能拖出一条长长的尾迹,如果你离那架飞机足够近的话,你就能看见它们。但是,不久之后它们就会交汇在一起,起先,每个机翼下方会出现两条尾迹,它们会合并成一条(如果这架飞机有四个引擎的话),接着这两条尾迹又会在飞机尾部汇合,形成一条长长的白色云带,就像我们在地面上看到的那样。当飞机处于低空时——远远低于凝结尾迹形成的高度——你会看到机翼顶端出现薄薄的、浅淡的白烟。有时这些白烟会惊吓到机舱内的乘客,因为他们会以为飞机着火了。不过,你所看到的这些既不是着火时产生的烟雾,也不是我们之前说到的凝结尾迹。这是机翼翼尖拉出空气漩涡形成的别样的视觉效果,这种螺旋状的气流尾迹是飞机的机翼产生的,这也是为什么飞机在降落过程中需要与其他飞机保持一定距离。这些涡旋状的尾迹和普通的尾迹不同,它们是由飞机机翼边缘的低压区导致周围空气冷凝而形成的。组成这种涡旋状白雾的不是飞机引擎排放的小水珠,而是空气中本身存在的水汽。在低空中,空气湿度较大,水汽也更多。

穿过飞机航道

穿过飞机航道在空中某一时刻,你很有可能会看见其他的飞机。飞机在空中飞行须遵守严格的规则以便与其他飞机保持一定的距离,不过每架飞机都有特定的航线,这让航空交通管制轻松了许多,而你也可以在空中看见其他的飞机了。飞行高度和一些其他条件决定了飞机间需要保持的距离,有些飞机虽然看起来离得不远,不过在上升阶段,它们之间至少要保持300米(约1000英尺)的垂直距离,对于处于巡航高度的飞机来说,它们间的垂直距离至少要有600米(约2000英尺)。如果两架飞机间的水平距离能达到3~5英里(约5~8千米)的话,以上的规则就不适用了。在这种距离下,飞机可以在同一水平面上飞行。

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