首先我要否定命题——飞往美国的航班并不是非得经过欧洲!例如从上海浦东(PVG)飞往洛杉矶(LAX)的航班要向东飞穿越白令海峡、穿过阿拉斯加,在地球上看起来像个巨大弧线:
我想,更加有趣的问题应当是:为什么去美国的航线看上去像个弧线而不是直线?
要回答此问题其实只需要聊聊数语:
(1)航线基本上是根据经济原则来确定;即采用从A点到B点的最短距离。
(2)而地球的2维图上两个城市之间的最短轨迹往往不是一条直线(除非两城市都在赤道上)而是一条弧线。
(3)这是因为我们的地球是一个球体而不是一个平面。拿个西瓜比划一下,你……,会懂的!
地球上找两点的最短距离,学术上已经解决:球面上两点间的最短距离为两点所在“大圆的劣弧”。但像你和我等凡人究竟怎样才能找到这个神秘的大弧?简单地说来:
把地球想象成一个大西瓜,把上海和洛杉矶这两点在西瓜上标出来,拿菜刀向西瓜切一刀,这一刀必须通过这两点和球心,请把两半西瓜合起来来,放成地球仪的样子,哇啦……这连接上海与洛杉矶之间的刀迹原来是一条弧线,而这正是两点间的最短距离。明白了吧?
具体地说西瓜是这样切的:
如果你还是不相信的话,请看下边侧面的透视图:
甲是上海;乙是洛杉矶,通过甲乙两点我在西瓜上切了3刀,与两点相连的三条劣弧(两点将所处圆划分成两条弧,短的那段叫劣弧)分别以蓝、红、黑三种颜色表示。红色那条是沿等纬度的方向切开的,也是我们通常所说的沿正东方向飞越太平洋上空那条直飞航线,可以看出路径较长。而沿黑色弧线切的那一刀是通过球心的,切出的圆面积最大(看红色截面),可以看出黑弧的路径是最短的。
把想象中的西瓜地球仪以穿越南北极为旋转轴向东旋转90度——黑色弧线看起来就成了图1、图3中显示的弧形航线。验证完毕!
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