《2.1地球与飞行》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.1地球与飞行（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 自然地理与飞行 地表是一个巨系统，是与人类有直接关系 的地理环境。航空运输的活动范围在地表 空间，地表空间与地球本身的空间位置、 地球的结构、性质紧 密相关。 地球的运动造成了昼夜变化、四季更替、 地方时差等与飞行有关的地理现象。飞机 相对于地表运动，由此而产生了飞行偏移 、飞行中昼夜长短等特殊问题 。在飞行层 次中，还会伴随各种复杂的天气现象，从 而影响和制约飞 行活动，威胁飞 行的安全 。 2.1 地球与飞飞行 2.2 时时差与飞飞行 2.3 气象与飞飞行 2.4 影响航空运输输的其它自然地理要素2.1 地球与飞行 一、地球的自转转 二、地球的公转转 三、地球的圈层层 四、导导航一
2、、地球的自转 自转周期：23小时 56分4.09894秒， 是一个恒星日 太阳日：相对于太 阳自转一周，24小 时，与恒星日的差 异为公转的影响 自转周期：23小时 56分4.09894秒， 是一个恒星日 南极点上空：顺时针 北极点上空：逆时针 自转周期：23小时 56分4.09894秒， 是一个恒星日 自转转角速度每小时15 地球表面自转线转线 速度随纬度增加而减小：赤道上某点的线速度为 1670千米/小时，北纬60处大约为赤道的一 半，为837千米/小时 自转转影响昼夜更替：影响巨大 地方时差（下节讲述） 地转偏向力：惯性原理 昼夜更替机场灯光、飞行特点等A点绕纬圈作圆周运动，离心 力如图
3、所示，同样B、C均受 到离心力。根据物理学中力 的分解原理，A点处的离心力 可理解为两个力的全力。一 是垂直于地平面向上的力， 另一个是与地平面一致指向 赤道的力。同样C处也有一个 指向赤道的分力。偏转BAC 地球上物体的偏转规转规 律北半球：向运动方向的右侧偏转； 赤道：运动物体不发生偏转； 南半球：向运动方向的左侧偏转； 由赤道向两极，偏转程度增大。 运动动物体的偏向对对高速度远远程的运动动物 体、对对大尺度的空气运动动具有重要的研究 价值值。 地转转偏向力的作用必然使飞飞机在飞飞行时时 产产生一定程度的偏移，飞飞机在长长距离飞飞 行时时受其作用更加明显显，实际飞实际飞 行中， 必须须克服
4、这这一偏转转，才能到达目的地。二、地球的公转 公转即地球绕太阳 的运动。公转轨迹 为椭圆，太阳位于 椭圆的一个焦点上 。由于地球的公转 和地轴的倾斜，共 同造成了四季更替 和昼夜长短的变化 。 由于地球自转轴和公转轨道之间，有一个66度33 分28秒的交角，而且自转轴在空间的方向保持不 变，即平动； 地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆，它的长直径 和短直径相差不大，可近似为正圆。太阳就在这 个椭圆的一个焦点上，而焦点是不在椭圆中心的 ，因此地球离太阳的距离，就有时会近一点，有 时会远一点。一月初，地球离太阳最近，为1.471 亿公里，这一点叫做近日点。七月初地球离太阳 最远，为1.521亿公里，这
5、一点叫做远日点 ； 近日距和远远日距二者的平均值为值为 1.496公里，这这 就是日地平均距离地球运动与季节 冬天还是夏天，不是由于近日还是远日而是由于太 阳直射角度决定的； 北半球的夏季：地球处于远日点；此时自转轴是偏向太阳方向，因此太阳直射在北半球，北半球得到的 光热多，所以北半球是夏季。夏至时太阳对北回归线 直射。这时，南半球就是冬天。 北半球的冬季：地球处于近日点；此时自转轴的倾斜是和太阳方向相反，因此太阳直射在南半球，南半 球得到的光热多，所以南半球为夏季。冬至日太阳直 射南回归线。 地球绕绕太阳公转转一周所需要的时间时间 ，就 是地球公转转周期。地球公转转周期是一年。 地球上的观测
6、观测 者，观测观测 到太阳在黄道上 连续经过连续经过 某一点的时间间时间间 隔，需365日6 时时9分10秒或365.2564日。 公转转影响四季更替 昼夜长短变化 五带划分 四季更替和昼夜长长短变变化是航班计计划安 排的重要影响因素冬春航班计划 夏秋航班计划 航班计计划我国规定： 每年3月的最后一个星期日至10月的最后一个 星期六执行夏秋季航班计划，10月的最后一 个星期日开始到第二年3月的最后一个星期六 执行冬春季航班计划。 2011年3月27日至2011年10月29日执行夏秋航 班计划 根据航季的不同，各航空公司将参照执行的航班收益情况，在新航季里对现 有航班进行调整，具体内容涵盖增加新
7、航线、增加新航班、调整航班时刻、调整航班线路及取消航线、航班等工作。 五带划分 根据太阳高度和昼夜长短随纬度的变化 ，将地球表面有共同特点的地区，按纬度 划分为五个气候带，即热带 、南温带、 北温带、南寒带和北寒带。飞机跨越这 些气候带时 ，要考虑到带间 气候特点的 差异，从而对飞 机的适航性能做出评估 。三、地球的圈层 地球的外部圈层层大气圈 水圈 生物圈 岩石圈 飞飞行圈层层 大气圈深厚的大气好像地球的外衣，它保护了生物 免受外层空间各种宇宙射线的危害，防止地 表温度的剧烈变化和水分散失。 大气内部的物质始终处于运动态，一切风云 雨雪等天气现象都发生在这一层。大气对生 物界和人类的影响更为
8、深刻，地球上的一切 生命都离不开大气。从航空运输的角度上看 ，大气层的底层就是飞行活动的空间。 按照大气在垂直方向上温度的变化特点以 及空气运动的规律，大气圈可以分为5层 ，即对流层、平流层、中间层 、热层 、 散逸层。 目前，民航运输飞 机大多在12000米以下 ，高空飞行的飞机一般不超过20000米， 飞行活动主要集中在对流层和平流层下 部的范围之内，这两个层的性质与特点 ，严重影响和制约着飞行活动。 而平流层以上的中间层 、热层 、散逸层 与航空运输关系不大，故不作详细 介绍 。 对对流层层 对流层是地球大气中最低的一层。对流层中气温随高 度增加而降低，空气的对流运动极为明显，空气温度
9、和湿度的水平分布也很不均匀。 对流层的厚度随纬度和季节变化，一般低纬度地区平 均为1618千米；中纬度地区平均为1012千米；高 纬度地区平均为89千米。上界在夏季较高，在冬季 较低。 对流层集中了全部大气约四分之三的质量和几乎全部 的水汽，是天气变化最复杂的层次，也是对飞行影响 最重要的层次。飞行中所遇到的各种重要天气现象几 乎都出现在这一层，如雷暴、浓雾、低云、雨、雪、 大气湍流、风切变等。 在对流层内，按气流和天气现象分布的特点，又可分 为下层、中层和上层3个层次。 对流层下层，又称摩擦层，其范围自地面到1 2千米高度，但在各地的实际高度又与地表性 质、季节等因素有关。一般说来，其高度在
10、粗 糙地表上高于平整地表上，夏季高于冬季（北 半球），昼间高于夜间。 在下层中，气流受地面摩擦作用很大，风速通 常随高度增加而增大。在复杂的地形和恶劣天 气条件下，常存在剧烈的气流扰动，威胁着飞 行安全。突发的下冲气流和强烈的低空风切变 容易导致飞行事故。另外，充沛的水汽和尘埃 往往导致浓雾和其它影响能见度的现象，对飞 机的起飞和着陆构成严重的障碍。 为了确保飞行安全，每个机场都规定有各类飞 机的起降气象条件。另外，对流层下层中气温 的日变化极为明显，昼夜温差可达1040。 对流层中层的底界即摩擦层层顶 ，上界高度约 为6千米，这一层受地表的影响远小于摩擦层。 大气中云和降水现象大都发生在这一
11、层。这一 层的上部，气压通常只有地面的一半，在那里 飞行时需要使用氧气。一般轻型运输机、直升 机等航空器常在这一层中飞行。 对流层上层的范围从6千米高度伸展到对流层 的顶部。这一层的气温常年都在0以下，水汽 含量很少。各种云都由冰晶或过冷却水滴组成 。在中纬度和副热带地区，这一层中常有风速 等于或大于30米秒的强风带，即所谓的高空 急流。飞机在急流附近飞行时往往会遇到强烈 颠簸，使乘员不适，甚至破坏飞机结构和威胁 飞行安全。 平流层层 平流层位于对流层顶之上，顶界伸展到约5055公里 。现代大型喷气运输机的高度可达到平流层底层。 在平流层下半部，随着高度的增加气温最初保持不变 或微有上升，到2
12、530千米以上气温升高较快。平流 层的这种气温分布特征同它受地面影响小和存在大量 臭氧（臭氧能直接吸收太阳紫外辐射）有关。 这一层过去常被称为同温层，实际上指的是平流层的 下部。在平流层中，空气的垂直运动远比对流层弱， 水汽和尘粒含量也较少，因而气流比较平缓，能见度 较佳。 对于飞行来说，平流层中气流平稳、空气阻力小是有 利的一面，但因空气稀薄，飞行器的稳定性和操纵性 恶化，这又是不利的一面。综合而言其利大于弊，这 个空间是飞机比较理想的飞行高度层。随着飞机飞行 上限的日益增高和火箭、导弹的发展，对平流层的研 究也日趋增多。平流层对流层空气稀薄，气温变 化不大，气流相对 稳定，水气等杂质 少，
13、能见度高对流旺盛近地面 ， 纬度不同厚度变 ； 高度增来温度减 ， 只因热源是地面 ； 天气复杂且多变 ， 风云雨雪较常见 水圈水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和 地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层 。 从离地球数万公里的高空看地球，可以看到 地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大 部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗“蓝色 的行星”。 大气圈和水圈相结合，组成地表的流动系统 。飞机在飞行时常遇到的雨雪雷电等天气状 况，都与大气圈和水圈密切相关。 生物圈生物圈是指地球表面有生命活动的圈层，实 际上与大气圈和水圈相互交叉渗透。上至大 气层的对流层顶，下至海洋深处都有生命存 在。 除了人类以外
14、，对飞行影响最大的生物就是 鸟类了，全世界每年大约发生1万鸟撞飞机事 件，很多都造成了严重的后果。2007-2009年各年度春季鸟击事件报告统计图 在2009年春季上报的171起鸟击 事件中， 仅7起事件经识别 或鉴定后报告了发生撞 击的物种信息。 在明确撞击物种信息的7份报告中，全部 来自机场的独有报告，报告发生撞击的 鸟种有：燕子4起，猎隼1起，阿穆尔隼1 起，环颈 雉1起，均为近年来统计 到的常 见鸟击鸟 种。猎隼，大型猛禽。主要以鸟类和小型动物为食。分布广泛，我国和中欧、北非、印度北部、蒙古常见。可驯养用于狩猎。国家一级保护动物。 繁殖于西伯利亚至朝鲜北部及中国中北部、东北，印度东北
15、部有记录。迁徙时见于印度及缅甸；越冬于非洲。 分布状况 ：在繁殖分布区甚常见。罕见于华东及华南。 环颈环颈 雉分布于欧洲东东南部、蒙古、朝鲜鲜、俄罗罗斯东东南 部、中国、越南北部、缅缅甸北部等地。栖息于中、低山 丘陵的灌丛丛、竹丛丛或草丛丛中。善于奔跑，飞飞行快速而 有力。以植物的嫩叶、嫩芽、草茎、果实实和种子为为食，也吃昆虫和小型无脊椎动动物。 内部圈层 地壳 地幔 地核。 岩石圈（内部圈层层）对于地球岩石圈，主要由地壳和地幔圈中上 地幔的顶部组成，从固体地球表面向下一直 延伸到软流圈。岩石圈厚度不均一，平均厚 度约为100公里。 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈不是独立存 在的，这些圈层之间相
16、互交叉，相互制约， 形成了人类赖以生存的自然环境。4、导航 导航的实质 就是确定物体所在的位置，是 轮船和飞机正常航行的必不可少的技术手 段。 目视指南针先进仪 器设备 目前导航方法有三种： 天文导航 无线电导航 卫星导航 原理：根据天体的时时空规规律来测测定飞飞行器 位置和航向；即通过对过对 天体高度和方向的 观测观测 来确定飞飞机所在的位置；自主式系统，不需地面设备、不受人工或自然 磁场干扰，无辐射电波，定向、定位精度高， 在航天器上应用较多；受天气条件制约，空中能见度较差时无法观测 天体。此情况下，只有借助无线电导航和卫星 导航与民航关系不大；4.1、天文导航 利用无线电线电 保障运载载工具安全、准时时地 从一地航行到另一地的技术术和方法，目前 最主要的导导航方
