地球磁極變化讓飛機跑道改造(圖)

發表:2015-07-01 15:00
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地球磁極示意(網路圖片)

地球磁場真的在變化嗎?為什麼地球磁場變了飛機跑道也要改造呢?如果不改的話,飛機會飛錯方向嗎?美國的一座飛機場已經改造了跑道,其他國家的是不是也緊接著要行動了呢?

機場為啥不待見「祝你一路順風」

根據相關新聞描述:目前地磁北極正以每年64公里的速度從加拿大北部往俄羅斯西伯利亞方向移動,在美國佛羅里達州的坦帕機場,主跑道的編碼正是它相對於北磁極的角度,因為磁極偏移,因此不得不改造跑道。

為什麼機場跑道跟磁極需要對應?磁極對機場跑道的建設很重要嗎?

機場跑道的設計需要考慮很多因素,首先考慮的是當地主導風向和機場周邊的地形。磁極的變化只是會對飛機的導航有影響,而對跑道的設計並沒有影響。

跑道的設計考慮最多的因素應該是當地的氣象、地理環境和地質條件。氣象主要是風向和霧霾,地理環境主要是周圍不能有高山和高大建築物,此外機場不能建在地質斷裂帶和地震帶。因為飛機起飛或降落時逆風飛行更為有利,避免側風,所以風向才是跑道設計首要考慮的因素。

因為飛機在逆風中起降可以增加飛機的空氣浮力,就像我們放風箏,也都是要逆風放飛,這樣才能把風箏抬起來。飛機也是同一個道理,所以你在機場送客時最受歡迎的告別語是「祝你一路平安!」而不是「祝你一路順風!」每當跑道側風超過飛機的起降標準時,就得推遲起降,就會出現航班延誤現象。現在有的大型機場修建的兩條交叉方向跑道,就可以有效減少側風引起的延誤現象。

跑道的方向設計主要是根據當地一年中氣象資料統計的主導風向(70%的風向)來確定的,這種設計使跑道更能適應當地的氣象條件。

飛機跑道上的奇怪數字有啥用

為什麼說磁極變化影響到機場跑道建設呢?所謂的改造其實是對跑道方位標誌進行改造,對它進行重新粉刷和編碼,而不是對整個機場跑道方向進行改造。如果要改造整條跑道,那代價太大了。

而跑道上究竟有什麼標誌?其實是引導飛機起飛降落的跑道方位標誌。為了使駕駛員能準確地辨認跑道方向,以便控制飛機按照標注的方位沿著跑道中心線起降,在每一條跑道兩端的道面上,必須按照規定的尺寸大小,用白色大字標注所有方位的跑道編號,就相當於跑道的名字一樣。

所謂跑道方位,就是跑道中心線的磁方位角。跑道中心線是駕駛員駕機起飛或降落時前進的方向。為精確起見,全球都採用360度的方位予以表示。以正北為0度,順時針旋轉到正東為90度、正南為l80度、正西為270度,再回到正北為360度或0度。這裡的正北、正南都是指的地極方向,也就是真方向。

每條跑道就以它所朝向的度數作為其編號。為了簡明易記,跑道編號只用兩位數表示,即方向度數的百位數和十位數,個位數按四舍五入進入到十位數。比如,一條指向為西北284度的跑道,它的編號就是28,如果是285度,編號就是29。

同一條跑道,因為有兩個朝向,所以就有兩個編號,而這兩個編號一般是相差18,因為正好隔了180度。比如,如果有一條跑道從起飛方向看到的編號是18,而從降落方向看到的編號就是36。跑道號都是兩位數,如果第一位沒有數就用0來表示。例如,指向東北的方向為50度,跑道號就是05。

跑道號以寬3米、長9米的數字用明亮的白漆漆在跑道的端頭,十分醒目。駕駛員在空中可以清楚地看到跑道號,也就等於知道了飛機降落在這條跑道時的方向。

另外,如果某機場有同方向的幾條平行跑道,就再分別冠以L(左)、C(中)、R(右)等英文字母,以示區別。

塔台上的管制員只要告訴駕駛員跑道號,駕駛員就應該能確認所使用的跑道和起降方向。

這種標誌方位的數據主要用在飛機的起飛和著陸過程中。

傳統的飛機導航系統依賴磁羅盤

傳統的飛機導航方法是利用磁極來辨別飛行方向。

早期的飛機都是依靠地面標誌和地圖去認路,駕駛員必須用雙眼盯住地面,搜索標誌物,比如高塔、鐵路、河流等,這叫目視導航。隨著科技的發展,飛機飛得越來越快,越來越高,目視導航已經不能滿足需要。於是駕駛員的手頭添加了時鐘和計算尺(或計算器)兩種工具。

時鐘要求走時精確,可靠性強;計算尺(或計算器)則是經過專門設計的,刻畫有根據飛機飛行所用的速度、距離、角度之間的關係編製成的計算步驟和程序等。這是推測導航。

而在計算中,有一個因素需要考慮,就是方向,而方向用什麼測呢?羅盤!利用磁羅盤測出的方向叫磁方向,這種方向的北方叫磁北。地極的北方叫真北,真北方向叫真方向。真方向與磁方向之間偏差的角度叫做磁差。

另外,飛機上的鐵製零件和磁場也會影響磁羅盤發生指向偏差,這個偏差叫做羅差。羅差在飛機出廠前會由製造廠家測量好,駕駛員在飛機上使用羅盤時得到的讀數要加上羅差才能得到磁方向,再加上磁差就得到真方向。

航空地圖上標有各地的磁差,因為地球是圓形,磁場的分布在各地也不同。在中低緯度地區,磁方向與真方向之間的偏差還不大,但到了離極地很近的高緯度地區,磁差就變得很大了。所以一般在南北緯60度以上的地區飛行,磁方向就不能使用了。

如今,導航的方法一般由好幾種系統綜合起來應用,除了傳統的磁羅盤導航系統,還有衛星導航系統,以及地面雷達導航系統等。幾種方法綜合起來就能取長補短,精確計算出飛機的飛行位置和飛行目標。

現在的飛機上都有自動導航系統,只要輸入機場跑道上的方向度數,就能計算出飛行方向,並能自動調整飛機姿態控制飛機著陸過程。地球磁極的變化會影響飛機導航參數,所以需要重新設定。不過,實際上,只要測出這個偏差,現代導航系統可以自動調整。

地球磁場在發生什麼樣的變化

地球磁場其實每時每刻都在發生變化,而且是不規律地運動。所以它與地球南北極形成的夾角也是一直在變化的,如果放在一天或一年,它的變化可能不大,但如果放在幾千年甚至幾千萬年的過程中來看,它甚至發生了多次磁極顛倒。

在地球的一些礦物中,記錄了地球磁極存在顛倒的過程,這些礦物中的磁極與我們現在的地球磁場不同,科學家可以通過分析把這些變化都還原出來,但因為時間相隔太遠,都以萬年為計算單位,不能得到精確的年份,所以無法得出其中的規律性,也無法推出地磁倒轉會給地球和地球上的生物帶來什麼變化。

地球磁場形成的原因還停留假說階段

開始有的人認為地球本身就是一個如磁鐵一樣的大磁體,所以產生了磁場。但是鐵磁物質在溫度升高到760℃以後,就會喪失磁性。而地心的溫度高達五六千攝氏度,熔融的鐵、鎳物質早就失去了磁性,因而不可能構成地球大磁體。

接著又有人認為是由於地球的環形電流產生地球磁場。因為地心溫度很高,鐵鎳等物質呈現熔融狀態,隨著地球的自轉,帶動著這些鐵鎳物質也一起旋轉起來,使物質內部的電子或帶電微粒形成了定向運動。這樣形成的環形電流,就像通電的螺旋管一樣,產生了地磁場。

但是這種理論又無法解釋地球磁場在歷史上的幾次倒轉。

接著又出現了各式各樣的地磁假說,比如:旋轉電荷假說、漂移電流假說、熱電效應假說、霍耳效應假說等等,但一直沒有定論。

責任編輯:葉語桓 来源:宇宙天文

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