در این مطلب می خواهیم یک پرسش عجیب و در عین حال جالب و علمی را بررسی کنیم: تاثیر چرخش زمین بر حرکت هواپیما ، پرواز به سمت غرب سریع تر است یا شرق؟ فرض کنید در حال حرکت هستید و مقصدتان نیز در حال حرکت به سمت شماست. در این صورت آیا نباید سریع تر به مقصد برسید؟ اگر مقصدتان در حال چرخیدن و نزدیک شدن به شما باشد سرعت رسیدن شما بیشتر نمی شود؟ می دانیم که کره زمین با سرعت ۱۱۸۰ کیلومتر بر ساعت به سمت شرق در حال چرخش است. حالا اگر در یک هواپیما نشسته باشیم و به سمت غرب، یعنی خلاف جهت چرخش زمین، پرواز کنیم نباید زودتر به مقصد برسیم؟ وقتی به این سوال فکر می کنیم متوجه می شویم که از نظر منطقی باید سفر ما به غرب کوتاه تر و سریع تر از پرواز به سمت شرق باشد. پاسخ صحیح کدام است؟ در ادامه با الی گشت همراه باشید تا پاسخ این سوال جالب را باهم پیدا کنیم.
تفاوت در زمان پروازهای رفت و برگشت
مطالب مرتبط: چرا هواپیماها سفید رنگ هستند؟ چرا هواپیما ردیف شماره ۱۳ ندارد؟ آیا هواپیما بوق دارد؟
اگر بخواهیم خیلی کوتاه به این سوال جواب بدهیم باید بگوییم، خیر. پرواز به غرب سریع تر نیست. در واقع پرواز به غرب نه تنها سریع تر نیست، بلکه کندتر نیز انجام می شود! این موضوع در پروازهای رفت و برگشت نمود بیشتری دارد. در یک مسیر ثابت وقتی به سمت غرب حرکت می کنید زمان بیشتری طول می کشد تا وقتی که همان مسیر را به سمت شرق برمی گردید. مثلا پرواز به سمت غرب لس آنجلس یک ساعت طولانی تر از پرواز برگشت است. گیج کننده است، نه؟ نگران نباشید، در ادامه کاملا این موضوع را برایتان توضیح می دهیم. درست است که در حال پرواز خلاف جهت گردش زمین هستیم اما چون در جو زمین قرار داریم تحت تاثیر چرخش زمین قرار می گیریم. مثل این که بخواهید خلاف جهت آب شنا کنید، یا اینکه سعی کنید از پله برقی که به سمت پایین می آید بالا بروید! در این صورت نیروی چرخش زمین ما را از مقصدمان دور می کند. البته این را هم اضافه کنیم که سرعت کندتر در پرواز به غرب مستقیما به دلیل جهت چرخش زمین نیست، بلکه بیشتر به دلیل تاثیراتی است که این چرخش بر جریان هوا و نیروی باد می گذارد.
گردش جوی
به طور کلی هر سیاره و قمری که در یک مدار مشخص به دور خود می چرخد دارای جریان بادی است که تحت تاثیر سرعت و جهت چرخش آن سیاره یا ماه قرار دارد. همچنین میزان و جهت تابش آفتاب نیز بر این باد تاثیر می گذارد. در مورد کره زمین، نور خورشید در خط استوا و نواحی نزدیک به آن بیشتر از نواحی قطبی می تابد، به همین دلیل باعث ایجاد جریانات هوای گرم در خط استوا می شود. این جریان هوای گرم از خط استوا به سمت شمال و جنوب حرکت می کند و در حرکاتی چرخشی دوباره به سمت استوا برمی گردد. این مسئله همان چیزی است که کارشناسان هواشناسی آن را گردش جوی یا تغییرات آب و هوایی می نامند. شاید در گزارش های هواشناسی شنیده باشید که مثلا می گویند یک جبهه هوای سرد یا گرم به سمت ما می آید یا جبهه هوای سرد در حال خارج شدن از منطقه است. کارشناسان با بررسی این گردش های جوی می توانند آب و هوای مناطق مختلف را از مدتها پیش پیش بینی می کنند.
جو هم با زمین می چرخد
زمین هم یکی سیاره است و همانطور که می دانیم در حال چرخیدن به دور خود است. طبق قوانین فیزیک وقتی یک جسم جامد می چرخد تمام ذرات جامد روی آن نیز همراه با آن می چرخند. ذراتی که به محور چرخش یا قطب ها نزدیک تر هستند با سرعت کمتری می چرخند. بنابراین وقتی از خط استوا به سمت قطب شمال و قطب جنوب حرکت می کنید به محور چرخش زمین نزدیک تر می شوید. در نتیجه گردش جوی که از نواحی استوایی شروع به حرکت کرده در مناطق قطبی با سرعت بیشتری حرکت می کند.
در حالی که زمین با سرعتی حدود ۱۱۸۰ کیلومتر بر ساعت به سمت شرق می چرخد، سطح زمین و هر آنچه روی آن قرار دارد با سرعتی به مراتب بیشتر، حدود ۱۶۷۰ کیلومتر بر ساعت می چرخد. حتی هوای بالای سطح زمین نیز در حال چرخش به سمت شرق است. در واقع وقتی زمین می چرخد همه چیز را با خود به سمت شرق می برد، از جمله جو زمین و هواپیماهای نزدیک آن. حالا تصور کنید هواپیمایی در حال پرواز به سمت غرب حرکت می کند و سرعتش مثلا ۱۶۰ کیلومتر در ساعت است. از آنجا که هواپیما هم در جو زمین قرار دارد همراه با کل زمین در حال چرخش به سمت شرق است. پس سرعت هواپیما به عبارتی ۱۶۷۰ کیلومتر در ساعت منهای ۱۶۰ کیلومتر در ساعت (سرعت خود هواپیما) است.
ویدیو از تاثیر چرخش زمین بر حرکت هواپیما
برای اینکه موضوع را بهتر درک کنید ویدیوی بالا را ببینید. در این ویدیو هنری رایخ می گوید: «بله، برای این که به غرب بروید به سمت شرق می روید! با این تفاوت که به دلیل سرعت خود هواپیما کمی کندتر از زمین به سمت شرق حرکت می کنید. تنها در صورتی که در فاصله نزدیکی از قطب جنوب یا قطب شمال قرار داشته باشید از این قاعده مستثنی خواهید بود و با پرواز به غرب، واقعا به سمت غرب حرکت خواهید کرد!»
اما در عمل موضوع به همین سادگی ها هم نیست. چون جریان هوا و نیروی باد در ارتفاعات بالای جو تمام محاسبات را پیچیده می کند. در ویدیو سعی شده این موضوع به ساده ترین شکل و با تصویر توضیح داده شود. اما در همین حد اشاره می کنیم که زمین یک گوی بزرگ آبی است و به دلیل کروی بودنش، قسمت های مختلف زمین با سرعت متفاوتی می چرخند. این بار که در حال سفر به غرب بودید به این نکته دقت کنید. سفر رفت و برگشت شما چقدر طول می کشد؟ در یک مسیر پروازی ثابت از شرق به غرب، مسیر رفت چقدر با مسیر برگشت تفاوت دارد؟
منبع: sciencealert.com
۱۸ نظرات
خوب بود تشکر
سلام؛ بنده مهندس هوافضا با گرایش ارشد مهندس فضایی از دانشگاه پلی تکنیک هستم. مطلب شما هم درست و هم غلطه. کلاً در علم مهندسی شما یا شرایط رو ایده آل فرض میکنید یا واقعی! شما در موضوع اولیه باید قید بکنید که کدوم یکی مد نظرتون هست. ولی کلیت بحث اشتباه هست. چرا که حداقل تا جایی که سواد من میرسه و به طور عملی در کل دنیا انجام میشه این هست که برای پرتاب ماهواره بر و تزریق ماهواره به فضا، یکی از فاکتورها هم در جهت و هم استفاده حداکثری از سرعت زاویه ای زمین برای صرف حداقل سوخت و بالاترین راندمان برای رسیدن به مدار مورد نظر، نقطه پرتاب در نزدیکترین حالت ممکن به استوا در نظر گرفته میشه. مثلاً فرانسه با صرف هزینه زیاد برای حمل ماهواره بر به یکی از مستعمراتش در یکی از کشورهای آفریقایی به دلیل فاصله نزدیکتر به فضا برای پرتاب آریان استفاده میکنه. یا روسیه یک هواپیمای اختصاصی و فوق سنگین طراحی کرده تا ماهواره برهاشون مثل سایوز رو به قزاقستان منتقل بکنه تا استفاده حداکثری از سرعت زاویه ای زمین بکنه. هر چند اغلب ماهواره های اونها در مدار مولنیا قرار داره و جهت چرخش ماهواره هاشون کاملاً متفاوت با بقیه کشورها هست. این یعنی گردش زمین اثر مستقیم در پرواز هر نوع پرنده در مدار زمین داره. مطالعه اثر دو جسم یا n body problem در اجسام فضایی هم نشون میده قیاس اثر گذاری و اثر پذیری ماه از زمین به دلیل جرم قابل مقابسه با زمین نسبت به هواپیما و زمین کاملاً متفاوت خواهد بود. اثر باد روی این فاکتورها موضوعی کاملاً متفاوت خواهد بود!
دوست عزیز این مطلب در مورد پرواز در داخل جو کره‌ی زمین نوشته شده نه خارج از مدار زمین
دوست عزیز تین مطلب وویدئوپرواز در داخد جو رو توضیح میده.نه پرتاپ ماهواره از داخل جوبه خارج جو .واقعاخوبه که ابن همه درس این رشته رو روخوندید.خارج از قانونهای فیزیک مگر مابا سرعت حدود۱۶۷۰کیلومتربر ساعت بسمت شرق نمیچرخیم پس چرا هیچ گونه چرخشی احساس نمیکنیم واقعا گیج کنندس
با توجه به این مطلب باید یک هواپیما با سرعت بیشتر از سرعت زمین حرکت کند تا بتواند به سمت غرب حرکت کند. یعنی بیشتر از ۱۸۶۰ کیلومتر بر ساعت و این خیلی عجیب و غیر واقعی است. لطفاً توضیحات بیشتری بدید.
زمین تخته همه رو سرکار گذاشتن نظریه زمین تخت معقولانه ترا هر کی مخالفه تو گوگل دلایل اثبات زمین تخت رو سرچ کنید متوجه میشین زمین یه دیسکه که دورش کوه یخیه که اجازه نمیدن حتی به قطب به اصطلاح جنوب بری و حتی بخوای نزدیک بشی بدون اخطار تیر اندازی میکنن
به نظر شما چه سودی داره که نگن زمین تخته؟! کروی بودن یا تخت بودن چه فرقی به حال همه ما دارد که بخواهند دروغ بگویند؟
درسته هیچ سودی ندارد البته از دیدگاه ما.ولی جواب علمی روز هم واقعا عقلانی و منطقی نیست مگر آنکه یک جواب دیگر داشته باشد
گیج کننده س چون دروغه اثباتش رو تو این پیج میتونید ببینید @americanpayam
هر طور حساب میکنم زمین باید تخت باشه و کروی نباشه !
ما اگر قرار باشه نیروی جاذبه گریز از مرکز رو در نظر بگیریم پس در داخل جو زمین نباید هیچ تفاوت زمانی در سفر به شرق و غرب وجود داشته باشه چون عملا هر چیزی داخل جو زمین باید صفر بشه نه اینکه اختلافی در زمانش باشه !
شما از یه خلبان یا دانشجوی خلبانی بپرسید چرا در موقع پرواز دائم نوک هواپیما رو به طرف زمین نمیگیرن و دایم ارتفاع رو کم نمیکنن؟پاسخ میدن باید ارتفاع رو ثابت نگه داشت
وقتی میپرسید پس چرا هواپیما از جو خارج نمیشه اگه زمین گرده…میگن ما انحنا رو در نظر نمیگیریم.
خیلی دیگه باید شوت مغز باشی و بی سواد که چنین حرفی بزنی، همین مطلبی که خوندی دلیل بر کروی بودن و چرخش زمین هست، همین جریان هوای گرم و سرد…. اصلا فکرنکن ولش کن راحت باش چه فرقی برات میکنه تخت باشه یا کروی وقتی مقاومت میکنی در برابر علم
فکرکنم تصورت از اندازه زمین ی توپ بسکتبال هست که با کوچکترین حرکت ارتفاعات نسبت به سطحش تغییر کنه، شما وقتی قرار هست ارتفاع رو ثابت نگه داری سیستم ناوبری هواپیما تمام کنترل هارو انجام میده نیازی نیست دماغه هواپیمارو کله ۴۵ درجه رو به پایین بگیری یکم معیارهاتو بزرگ تر کن، اول قطر زمین رو بون چقده و در چه فاصله محوری حرکت کنی انحنا ظاهر میشه بعد از این سوال های معمولی بپرس، البته ایراد نداره بالاخره پرسیدن راه پیداکردن جواب هست، اگر شما ی هواپیما کاغذی بسازی بعد بخوای دور توپ بسکتبال برگردونی باید همش دماغه پایین باشه درسته، درکل نسبت طول هواپیما رو با طولی که باید در زمین حرکت کنی تا انحنا بوجود بیاد رو تحقیق کن
پس به این سؤال هم باید جواب داد که چگونه خروج سوخت از اگزوز جت مثل در خلاء باعث رانش می‌شود. یعنی سوخت بدون اینکه با چیزی برخورد کند نیروی فشار به سمت جلو در وسیله ایجاد می‌شود و آن را به حرکت درمی‌آورد..
پس به این سؤال هم باید جواب داد که چگونه خروج سوخت از اگزوز جت در خلاء باعث رانش می‌شود. یعنی سوخت بدون اینکه با چیزی برخورد کند نیروی فشار به سمت جلو در وسیله ایجاد می‌شود و آن را به حرکت درمی‌آورد.
درست ولی این توضیحات به اصطلاح علم روز هم واقعا جوابش اصلأ عقلانی و قانع کننده نیست.مگر اینکه یک جواب دیگر داشته باشد
دوستا راجب زمین یه ماشین بزرگ در حال حرکته و ما داخل ماشین هستیم با سرلت ۱۰۰کیلومتر ماشین به حدی بزرگه که ما نمیتونیم بیرون ماشینو ببینیم ماشین هیچ گونه دست انداز یا لرزشی نداره که ما بتونیم بفهمیم و در یک مسیر فقط در حال گردشه حالا از ته ماشین یه هوا پیما بلند شده بنظرتون هوا پیما از ماشین جدا میشه مسلما هوا پیما هم با ماشین و از همون نقطه که بلند شده در حال حرکته با همون سرعت مثلا یه مگس تو ماشین شخصیمون که وقتی بلند میشه و ماشین با سرعت داره حرکت میکنه ولی هیچاتفاقی براش نمیفته مثلا شیشه عقب ماشین نمیاد بخوره بهش حالا هوا پیمای ته ماشین خودمون میخواد حرکت کنه به سمت جلوی ماشین با سرعت ۱۰ کیلومتر در ساعت خوب هیچ اتفاقی نمیفته و اون به راحتی با ۱۰تا سرعت میرسه به اول ماشین در واقعا سرعت خودشو از سرعت ماشین بیشتر میکنه و با سرعت ۱۱۰ تا حرکت میکنه حالا شما یه سندلی روبلوته و شمال ماشین میشه ماشین به هر نقطه ای که برسه صندلی سمت جلوی ماشین و روبه روی شماست ایا اگه ماشین دور بزنه صندلی روبروی عقب ماشین میفته؟ پس ما زمین خیلی بزگه متوجه نمیشیم البته با زه کم دقت متوجه میشیم مثلا خورشید بغل زمینه و زمین وقتی داره میچرخه ما حس میکنیم خورشید داره میچرخه و میگیم خورشید داره دور میزنه در حالی خورشید یه جا ثابته و زمین وقتی اولش به خورشید میرسه که اول صبح میشه ما روشنی رو میبینیم و وقتی هم که از خورشید رد میشیم شبو میبینیم تا این که دوباره فردا بشه و باز برسیم سر همون لحظه دیروزمون و اما ستاره قطبی اگر دقت کرده باشین تو شب ستاره ها از غروب یه جا هستن اما اخر شب سر جاشون نیستن چون کمو بیش بغل زمین یا همون ماشین ما هستن اما ستاره قطبی دقیقا بالای سر زمین یا همون ماشین ما هست عر چقدر هم که بچرخه ماشین ما ستاره از وسط جدا نمیشه و شبا هم تکون نمیخوره و به امین خاطر هم شمالو میشه از طریق ستاره قطبی تشخیص دار غیر از این بود که همه ستاره ها غربو شرقو جنوبو شمالو تشخیص میدادن توضیح کامل دادم کسی سوال بیشتری داشت اینستا گرام میتونم راهنمایش کنم اسم پیجم هست salar.v.and
با سلام دقیقا مثل حرکت ما در کشتی یا اتوبوس، با هر سرعتی که هواپیما بره ، مسیر با همان سرعت طی میشه، چون انگار داخل کشتی یا ناو هستیم، ما با همون سرعت زمین هماهنگ هستیم و به سمت شرق میچرخیم منتها با سرعت هواپیما به مقصد میرسیم حالا جریان هوا یا جاذبه فوقش یک ساعت تاخیر میکنه، ولی همراه جو زمین میچرخیم ولی با هر سرعتی حتی قدم انسانی با طی مسافت به مقصد مورد نظر، انگار پیاده جایی بریم فرق نداره