Czy obrót ziemi wpływa na czas podróży z Europy do Australii?

W rzeczywistości zależy to od kilku czynników. Zastanawiałam się nad tym raz wiele lat temu i spytałam o to całkiem sporo. Nie miałem wtedy Travel.SE ;)

Ziemia obraca się z dość dużą prędkością - i każdy punkt na ziemi jest więc właściwie “w ruchu” (wszystko jest względne). Ponieważ punkty na równiku muszą się dalej przemieszczać, poruszają się jeszcze szybciej niż na biegunach.

Teraz oczywiście powietrze jest wleczone z ziemią, na szczęście, bo inaczej biedne żuchwy na równiku miałyby prędkość wiatru w przeciwnym kierunku niż w pobliżu prędkości dźwięku ;)

Jednak będąc w samolocie należy wziąć pod uwagę, że przelot przez Atlantyk w kierunku zachodnim (“pod prąd” spinu) może trwać prawie godzinę dłużej niż “z” spinu.

Kiedy lecisz z kręgiem, a przez relację, z wiatrem, nie lecisz “w” siłę, która idzie w drugą stronę, tak jak lecisz pod wiatr. Ziemia też cię z nią ciągnie - a raczej ciągnie za sobą atmosferę, a ty w niej.

Jednak w rzeczywistości jest ona o wiele bardziej zależna od istnienia strumieni odrzutowych - gdzie powietrze w górze porusza się szybciej niż na ziemi i może zwiększyć prędkość samolotu, jeśli leci w tym samym kierunku. Oczywiście, w przeciwnym kierunku dobrze jest unikać jetstreamu, bo to by cię spowolniło.

Ujmując to słowami bardziej wymownymi niż moje, pożyczę cytat z Aerospaceweb.org , który najpierw trzeba uważać za biegnący…

Stop running. Gdybyś miał wyskoczyć prosto w powietrze, czy Ziemia obróciłaby się pod tobą? (Ci, którzy wierzą, że Ziemia obraca się wokół nich, mogą chcieć teraz przestać czytać.) Nie, ponieważ kiedy opuszczałeś Ziemię, podróżowałeś z tą samą prędkością co powierzchnia, więc w istocie Ziemia odpowiadała twojej prędkości w przestrzeni kosmicznej, kiedy byłeś w powietrzu! Ten sam stan dotyczy samolotu, który podróżuje z Los Angeles do Bombaju. Gdybyśmy zignorowali wiatry, bez względu na to, w którym kierunku leciałeś z Los Angeles, prędkość samolotu względem Ziemi byłaby taka sama. Podczas gdy prędkość samolotu w przestrzeni kosmicznej zmieniałaby się, efekt obrotu Ziemi pozostaje stały i w efekcie jest “anulowany” niezależnie od tego, w którym kierunku lecisz. Innymi słowy, prędkość obrotowa Ziemi jest już nadana samolotowi, a Ziemia odpowiada tej prędkości podczas całego lotu. (Oczywiście, w przypadku statku kosmicznego, prędkości te stają się bardzo istotne.)

Wynik końcowy tej długiej dyskusji jest taki, że obrót Ziemi nie ma wpływu na czas podróży samolotu. Właściwie to właśnie wiatr czołowy i wiatr w ogonie powodują zmianę czasu podróży. Czasami trudno jest uwierzyć, że wiatry mogą mieć tak duży wpływ, więc rozważmy ten problem nieco głębiej. W podanym przykładzie lot z Bombaju do Kalifornii (wschód) jest o 23% krótszy niż podróż z Kalifornii do Bombaju (zachód). Oznacza to, że prędkość podróży na wschód musi być o 23% większa. Przeważające wiatry praktycznie wszędzie tam, gdzie mówimy o wietrze z zachodu na wschód, więc kiedy podróżujemy na wschód, otrzymujemy przyrost prędkości, a kiedy podróżujemy na zachód, otrzymujemy karę prędkości. Teraz, jeśli mamy założyć, że wiatry są identyczne w oba dni lotu, to prędkość wiatru musi być tylko równa 11,5% prędkości samolotu! Spowodowałoby to różnicę pomiędzy prędkością na zachód a prędkością na wschód w wysokości 23%! Prędkość przelotowa Boeinga 777 w rozszerzonym zasięgu wynosi około 550 mph (885 kmh) przy 35.000 ft (10.675 m). Oznacza to, że wiatry potrzebują tylko około 65 mph (105 kmh) (dobra pogoda na latawce). Wierzcie lub nie, 65 mph to bardzo typowa prędkość wiatru na tak dużej wysokości. Prędkości powyżej 100 mph (160 kmh) nie są rzadkością. Gdybyśmy chcieli bardziej komplikować sprawy, moglibyśmy rozważyć region przepływu z dużą prędkością nazywany strumieniem odrzutowym, który płynie na wschód, a jeśli samolot może skorzystać z tych wiatrów, to czas podróży może zostać jeszcze bardziej skrócony.

Zauważ również to LIVE amazing display of the prevailing winds in the USA , które wpływają na to wszystko.

*Więc jaki jest wynik końcowy? Kierunek, w którym podróżujesz w stosunku do obrotu Ziemi nie wpływa na czas podróży samolotu, a co ważniejsze, wiatr o prędkości zaledwie 65 mph jest więcej niż wystarczający, aby spowodować różnicę w czasie podróży wynoszącą pięć godzin, gdy podróżujesz na długich dystansach! *

Aby uczynić to trochę bardziej skomplikowanym i dodać do odpowiedzi Marka Mayo, strumienie odrzutowców są spowodowane faktem, że ziemia obraca się poprzez efekt Coriolisa, więc w rzeczywistości można by argumentować, że tak, obrót ziemi wpływa na czas podróży, ale może nie w sposób, w jaki byś się spodziewał.

To robi różnicę. W jeden sposób prędkość samolotu jest dodawana do obrotu Ziemi, w jeden sposób jest odejmowana od obrotu Ziemi. Specjalna względność mówi t’ = t*sqrt(1-v^2c^2). Idąc z rotacją masz wyższe v i przez to czas płynie wolniej.

Do pomiaru różnicy potrzebny jest jednak zegar atomowy. Dla celów praktycznych odpowiedź Marka Mayo jest słuszna.