Почему большинство самолетов не летают по прямой траектории? [дубликат]

Короткий ответ

Маршруты на скриншотах на самом деле в основном прямые.

Это правда, что авиамаршруты не всегда являются кратчайшими путями, потому что учитываются и другие факторы, например, погода и возможность приземления в случае возникновения проблем. Ветер является основным параметром, поскольку он влияет на количество топлива и напрямую влияет на прибыльность авиакомпании. Скорость ветра на крейсерских высотах обычно составляет около 200 км/ч.

Но кривые, которые вы показываете, сильно преувеличивают кривизну реальных маршрутов. Эта проблема связана с проекцией карты при преобразовании 3D-сферической поверхности в 2D-плоское представление. Почти все карты, используемые на веб-сайтах, используют веб-модель Меркатора , которая представляет собой стандартную проекцию Меркатора, проекцию цилиндра, касающегося экватора. Таким образом, единственное место, где карта является точной, это экватор. С увеличением широты увеличивается и искажение. Это ерунда вблизи полюсов, где меридианы никогда не сходятся, что дает Гренландии размер Африки:

^{Проекция Меркатора, источник: Британская энциклопедия.}

Подробности

1. То, что вы называете прямым путем, есть большой круг .

2. На большинстве карт большой круг не изображается прямой линией. Ниже показан участок большого круга от Лос-Анджелеса до Грозного, который примерно совпадает с маршрутом, показанным на последнем снимке экрана:

   

   Справа на карте Меркатора она изогнута. Такая карта используется сайтами отслеживания рейсов. Обратите внимание, как параллели и меридианы, которые представляют собой окружности, были преобразованы в прямые линии в проекции Меркатора. Из-за этого преобразования Гренландия теперь размером с Африку. К сожалению, этот вид проекции искривляет все большие окружности, кроме экватора и меридианов.

   Рейс на вашем последнем снимке экрана ( UAE37V ) в конечном итоге направлялся в Дубай. Кратчайший путь поместил бы его дальше на север, чем путь, которым он фактически пользовался. Это большой круг из Лос-Анджелеса в Дубай:

   

   ^{Большой круг из Лос-Анджелеса в Дубай, кратчайший маршрут для UAE37V}

   Проблема проекции очевидна: самолет следует меридиану 120° з.д., а затем меридиану 60° в.д. Эти меридианы противоположны на земном шаре (180°) и образуют непрерывный круг. Однако на карте Меркатора этот круг сложен на полюсе, а два меридиана сделаны параллельными линиями. Таким образом, самолет как бы разворачивается около полюса, хотя на самом деле продолжает лететь прямо вперед.

3. Большинство полетов используют ветер. На маршрутах в северном полушарии дуют сильные ветры с запада на восток на крейсерской высоте, известные как струйные течения . Сегодняшние струйные потоки с Нулевой Земли :

   

   Таким образом, рейсы, направляющиеся на восток, меняют свой маршрут, чтобы присоединиться к этим ветрам, а рейсы, направляющиеся на запад, избегают их. Это уже объяснялось в:

   Почему трансатлантические маршруты в западном направлении расположены в сотнях километров от маршрутов в восточном направлении?

   Самолеты, пересекающие Северную Атлантику, используют заранее определенные маршруты, основанные на местоположении текущих струйных течений , которые пересчитываются дважды в день. Таким образом, два одинаковых рейса могут не использовать один и тот же маршрут только потому, что пути в Северной Атлантике изменились.

Это прямой путь. Используемая картографическая проекция является изогнутой.

Это потому, что Земля — круглая планета, а не плоская поверхность, и создание точных карт всегда было проблемой.

Возьмите глобус и натяните нить между этими двумя точками, и вы увидите, что она идет по тому же пути, что и «изогнутые» линии, которые вы показали.

Как известно, Земля не плоская , а близка к шару.

Таким образом, « кратчайший путь между двумя точками — прямая линия » на самом деле не работает. Прямая линия между этими двумя точками будет проходить через Землю, что довольно сложно для большинства самолетов (!).

Кратчайший путь между двумя точками на сфере называется « маршрутом большого круга ». Это пересечение плоскости, проходящей через центр сферы и две точки с поверхностью сферы.

Теперь сопоставить сферу с плоской поверхностью довольно сложно. Возьмите футбольный мяч, разрежьте его пополам и постарайтесь положить полностью горизонтально. Удачи. Или попробуйте обернуть баскетбольный мяч листом бумаги без складок и разрывов. Не произойдет.

Есть много различных способов сделать это (называемых проекциями ), каждый из которых имеет разные свойства, обычно пытаясь сохранить либо расстояния, либо площади, либо углы, но никогда не все из них одновременно (хотя многие люди пытались и некоторые карты действительно причудливы Просто подумайте о полюсах: все меридианы на сфере сходятся к одной точке (полюсу), в то время как меридианы на многих картах (и определенно на тех, к которым вы привыкли, которые используют проекции Меркатора или Веб-Меркатора, такие как в ваших примерах) параллельны.

Это искажает представление маршрута на карте.

Вот пример, сгенерированный с помощью Great Circle Mapper .

Ваш первый маршрут примерно LAX в KEF. Если вы используете орфографическую проекцию, она выглядит как прямая линия:

Точно такой же маршрут, нарисованный с использованием прямоугольной проекции, выглядит изогнутым:

Если вы посмотрите на точки, через которые он проходит (например, пересечения с границами штатов или США/Канады или береговыми линиями), вы увидите, что это точно такой же маршрут, только просматриваемый по-другому. Вы также увидите, что это довольно близко к маршруту на FR24. Остальные различия могут исходить из:

• Попытка воспользоваться струйным течением (высотным ветром, который течет с запада на восток вокруг этих широт, который все время немного меняется и который может сэкономить много времени и топлива, если вам удастся «подтолкнуть» «по мере возможности») или, наоборот, стараясь избегать этого.
• Следование навигационным маршрутам: как вы следуете по дорогам, чтобы добраться из одного места в другое, так и самолеты следуют заранее установленным маршрутам от одной путевой точки к другой).
• Уклонение от других самолетов (на самом деле это одна из основных целей описанных выше навигационных маршрутов).
• Избегание плохой погоды.
• В некоторых случаях, особенно на трансокеанских маршрутах, убедитесь, что самолет никогда не находится слишком далеко от аэропорта отклонения, хотя в настоящее время даже двухмоторный самолет может летать довольно далеко от него, см. ETOPS .
• Для некоторых маршрутов, избегая воздушного пространства некоторых стран, из-за локальных конфликтов (самолеты обычно не любят летать над зонами боевых действий, где есть риск случайных ракет ) или по другим геополитическим причинам .

Еще несколько примеров прямых , но не похожих на них маршрутов:

• JFK-SYD: Обратите внимание, как он изгибается то в одну, то в другую сторону. Точка перегиба находится над экватором.

• KEF-SYD: Да, прямо , через шест: