よくある誤解と正しい知識

よくある誤解や勘違いを科学の視点から分かりやすく解説しています

飛行機の速さと地球の自転は無関係

たとえば東京-シカゴ間だと、東京→シカゴが11時間半程度、シカゴ→東京は13時間程度かかります。この差は地球の自転ではなく、偏西風によるものです。

飛行機は地上にいるとき、地球の自転と一緒に動いていて、離陸した後もその運動量は残っています(慣性の法則)。人が地上でジャンプしても同じ場所に着地することからも、慣性の法則が成り立っていることが分かります。自転と反対の西向きに離陸したからといって、地面がこちらに動いてくるわけではありません。正確に言えば、地面が動いた分、こちらも同じ向きに動いていることになるので、差し引きゼロになるわけです。地面に対する航空機の速さは、地上から離陸する以上、地球の自転とは無関係なのです。

では、どうして行きと帰りで速さが違うのでしょうか。

日本やアメリカを含む中緯度帯の上空には、偏西風と呼ばれる西寄りの風(西から東に向かって吹く風)が存在します。偏西風は天気が西から東へ移り変わる原因でもあり、季節によって強さが変化したり蛇行したりします。旅客機が飛ぶ高度10km付近においては特に強くなっており、これをジェット気流と言います。

ジェット気流は風速100メートル(時速360km)に達することもあり、東回りに飛ぶときはこの風に乗っていくために速くなります。ボーイング747などのジェット機は、周りの空気に対して約900km/hで飛行するため、300km/hの追い風を受ければ地面に対して1200km/hで飛べることになります。動く歩道を人が歩くのと良く似ているでしょう。

飛行機の画面に表示される情報を見ると、速さの項目が"Ground Speed (対地速度)"となっていますが、これがもし"Air Speed (対速度)"だと、常に900km/h程度で変わらないことになります。「対地速度: 1100km/h」となっていたら、おおよそ200km/hの追い風が吹いているということです。


ちなみに旅客機は最短ルートではなく、最速ルート(あるいは最も経済的なルート)で運航されます。そのため東京-シカゴの例だと、東回りのシカゴ行きは偏西風に乗るためにやや南寄りで、西回りの東京行きは向かい風を避けるためにやや北寄りで運航されたりします。

東回りと西回りで飛行経路が違うことがある

なお、最短距離というのはメルカトル図法や上図のミラー図法で見ると直線ではないことに注意してください。(こちらの正距方位図法を参照)


結論: 飛行機の速さの違いは地球の自転ではなく偏西風の影響。


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コメント

さて、それでは偏西風はなぜ発生するのでしょうか‥?

  • 2013/07/05(金) 02:27:10 |
  • ななみ

コメントありがとうございます。
偏西風が生じる仕組みは複雑ですが、主な原因は緯度の違いによる温度差(気圧差)です。赤道付近で温められた空気が上昇し、より緯度の高い地域へ移動することで、風が生まれます。しかし実際はこれほど単純ではなく、他にも様々な要因が複雑に影響しています。
その一つが地球の自転です。自転により生じる「コリオリの力」と呼ばれる右向きの力(北半球の場合)が風の向きを変えるため、結果として南北ではなく東西に吹く偏西風や貿易風などの定常的な流れを生み出します。
つまり飛行機の速さと地球の自転は、「直接的には」無関係ですが、偏西風を介して「間接的に」関わっているといえます。

  • 2013/07/06(土) 18:33:04 |
  • 管理者

じゃあ、無関係とは言えないのでは?

  • 2014/07/10(木) 12:38:45 |
  • 匿名希望

コメントありがとうございます。
確かに上で示した通り、全くの無関係ではありませんね。
この記事では、「飛行機が空中にいる間に自転で地面が動いて、目的地が近づいたり遠ざかったりする」というイメージを覆すため、直接は関係がない、という意味で無関係としました。

  • 2014/07/12(土) 10:43:51 |
  • 管理者

アクアマリンさん
日ごろ疑問に思っていた事をとっても分りやすい言葉で説明してくださりうれしい限りです。
他の記事も参考にさせていただいています!!
ありがとうございます。

  • 2014/10/31(金) 05:15:35 |
  • さくら

コメントありがとうございます。
少しでも興味を持っていただけたなら幸いです。
記事の内容についてのご意見・ご質問はもちろん、日頃の疑問や質問など他にありましたら、お気軽にコメントいただけると嬉しいです。

  • 2014/10/31(金) 09:15:36 |
  • 管理者

お初になります。
以前から航空機の「対地速度」という表記が自分の中ですっきりしなかったのですが、この記事を見て長年の靄が晴れたようでした。

偏西風を無視して、最短ルートで往復した場合はどれぐらいの損失になるのでしょうね。

  • 2016/05/04(水) 17:47:36 |
  • さわき

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