文|整点科普

从地图上看，从中国飞往美国，最短的航线是横跨太平洋，然而现实中，飞机并不会横跨太平洋。

从我国飞往美国的飞机，大部分会先飞日本方向，沿着俄罗斯、美国阿拉斯加及加拿大的海岸线，绕到北极附近再进入美国，航线呈一道弧形，似乎比直飞要多了一倍距离。

那么，为什么我们宁愿绕远路穿过北极，也不横跨大西洋呢？空中没有路，飞机又是靠什么导航的呢？

什么是航线？它是如何开辟和确定的？

航线，即空中交通线，指的是飞机飞行的路线，分为国际航线、国内航线和地区航线。

一般来说，航线以大城市为中心建立干线航线的同时辅以支线航线，向周围小城市辐射；它不仅确定了飞机飞行具体方向、起讫点和经停点，还规定了航线的宽度和飞行高度，明确了三维空间内，两架客机必须保持的间隔距离和间隔时间。

航线的开辟和确定需要做到安全和效率的统一，是一项非常具有挑战性的技术活。

那么，理想的最短航线是怎么确定的呢？

地球是一个椭圆形的球体，不同于平面，找最短距离的方式是在出发地、目的地和地心之间先做一个平面，这个平面与地球表面相交的大圆劣弧就是两点之间的最短距离，即大圆航线。

因为在球面上两点间的所有弧线中，弧线对应的半径越大则弯曲程度就越小，意味着越接近线段，距离也就越短。

但是，最短并不意味着最快，气流和阻力都是飞机前进需要考虑的因素。

地球表面存在急流强西风带，相当于空中高速路，能够让飞机飞得更快，提高飞行效率，这也是选择航线需要考虑的因素。

而且，最短也不意味着最安全，飞机飞行也会受到环境、地形和天气等制约，当最短航线上存在这些不利因素时，只能另选航线。

我国飞往美国的飞机从不飞越太平洋，而是绕路北极，原因更为复杂。

我国飞往美国的航班为什么绕路北极，也不敢横跨太平洋？

很多人都以为太平洋太大了不易飞越，但实际上，1997年南方航空公司的波音777-200ER飞机从广州出发，经过13小时13分钟终于到达美国洛杉矶，实现人类第一次成功不间断横穿太平洋的商业飞行。

如今我们绕路北极，主要有以下几个因素：

最短航线：

从平面地图来看，中国到美国的最短距离就是横穿太平洋，但地球是一个球体，两者之间的实际直线距离是14000千米，但从北极绕道再到美国，距离小于10000千米。

从最理想航线来看，绕路北极是最佳的。

安全因素：

地球各个地方的气候和地形都有差异，海洋上空的天气难以预测，非常容易出现恶劣天气，而在太平洋上建立中转机场和雷达导航站点也是一件不太现实的事情。

飞机横跨太平洋的过程中一旦遇上极端天气，或者飞机出现故障，便没有任何生还的可能性。

以如今的航空线路来看，即使飞机出现机械性故障，依然可以绕白令海峡进入美国，也可以利用备降机场保护机组和乘客的人身安全。

国际航空管制和燃油经济性：

任何航空飞行都要受到航空管制，从中国飞往美国，国际航空规定的线路就是经俄罗斯进北极圈，再跨白令海峡进加拿大再到美国，这些都是基于前两个因素来确定的。

而且，北半球的中纬地区对流层顶部存在一个常年吹西风的高空急流带，飞机借助西风可以提高时速，能够达到1000公里/小时，节省时间又减少耗油。

不过，细心的朋友会注意到，从美国飞往中国就不是这个航线了，除了路程因素外，主要是因为逆风，飞机无法提速，耗油会非常严重，经济效益低，所以会选择别的路线。

飞机在天上是靠什么导航的？

飞机的导航分为自动定向机和惯性导航系统。

自动定向机（ADF）：

自动定向机也被称为无线电罗盘，自动定向系统的工作频率范围 为 190—1750kHz，可以利用民用广播电台（频段为100—2000kHz）和专用的NDB电台（无方向导航台），测量飞机与地面导航台的相对方位。

惯性导航系统（INS）：

惯性导航系统不依靠外部信息、也不向外部辐射能量，属于自主式导航系统，分为捷联式惯性导航系统和平台式导航系统，在空中、地面和水下等环境都可以工作。

按照牛顿力学定律，测量载体在惯性参考系的加速度并对时间进行一次和二次积分，随后转换到导航坐标系中，就能够得出飞机的速度、偏航角和位置等信息。

陀螺仪和加速度计是惯性导航系统的核心器件，陀螺仪的漂移误差和加速度计的零位偏值会直接影响惯导系统精度。

捷联式惯性导航系统能够计算出飞机的速度和位移，给出飞机的空间位置；平台式惯性导航系统则是利用陀螺仪和加速度等惯性元件计算出飞机的坐标等。

这就是为什么飞机在空中没有迷路、我们也能精准定位飞机位置等信息的原因。

总而言之，飞机作为一种高效快捷的交通工具深受欢迎，危险系数最低；而从我国飞往美国的航线要绕道北极，从地图上看是弧形的，但实际路线并不是。