¿Afecta drásticamente la rotación de la Tierra al tiempo de vuelo de un avión?

Question

Digamos que vuelo de Sídney a Los Ángeles (S2LA) y vuelvo a Sídney (LA2S).

Durante S2LA, viajando con la rotación de la tierra, ¿sería el tiempo de vuelo más largo que LA2S debido a que Los Ángeles gira/se aleja de nuestra posición?

O, en sentido contrario, ¿sería más rápido el vuelo a Sydney puesto que la Tierra gira debajo de nosotros y acerca Sydney?

\===

• Ignore los efectos de la corriente en chorro y todas las demás variables; se trata de un caso de control en un entorno ideal.

• Por "dramáticamente" supongo que me refiero a un retraso de 1 hora o más.

Answer 1

Durante el vuelo, tienes que levantarte para ir al baño. Hay uno 10 filas delante de ti y otro 10 filas detrás. ¿Tardas más en ir al que se aleja de ti a 600 mph que al que se acerca a 600 mph?

No, porque te estás moviendo a 600 mph junto con él -- en el marco de referencia terrestre. En el marco de referencia del avión, todo está inmóvil.

Del mismo modo, el avión ya se mueve junto con la superficie de la Tierra antes de despegar. La rotación de la Tierra no tiene un efecto directo significativo en los tiempos de vuelo en ninguna de las dos direcciones.

Es una aproximación de primer orden. Como ya se ha dicho, dado que la superficie de la Tierra es (casi) esférica y gira en lugar de moverse linealmente, los efectos de Coriolis pueden ser importantes. Pero los vientos dominantes (que a su vez están causados por Coriolis y otros efectos) son más importantes que cualquier otro efecto. directo Efecto Coriolis en el avión.

Answer 2

Cuando un avión arranca en cualquier dirección, su velocidad con respecto a cualquier sistema de referencia recibe automáticamente la contribución de la superficie terrestre en movimiento.

Equivalentemente, se puede contemplar toda la situación desde el punto de vista de la superficie terrestre y entonces la rotación de la Tierra es invisible y no puede influir en la velocidad y el momento de los vuelos, debido al principio de relatividad. En esta descripción idealizada, no hay ninguna diferencia. Esta conclusión sería correcta si despreciáramos la atmósfera, sobre todo en el caso, por ejemplo, de los cohetes que pasan la mayor parte del tiempo fuera de la atmósfera.

Sin embargo, existe la atmósfera y tiene vientos, cuya velocidad media depende en última instancia también del giro de la Tierra, pero la dependencia es indirecta. En las zonas templadas dominan los vientos del Oeste.

http://en.wikipedia.org/wiki/Westerlies

y como el avión vuela en la atmósfera y quiere alcanzar una velocidad determinada en relación con la masa de aire, está claro que la velocidad de los vientos del Oeste le ayuda a acelerar cuando vuela desde el Oeste, y le frena cuando vuela hacia el Oeste. Por eso los vuelos de América a Europa (o de Sydney a California) son aproximadamente 1 hora más rápidos que los vuelos en sentido contrario.

Answer 3

La rotación de la Tierra provoca dos efectos: La fuerza centrífuga y la fuerza de Coriolis.

El efecto de la fuerza centrífuga se compensa exactamente por el hecho de que la Tierra no es esférica (se abomba en el ecuador). Toda la superficie de la Tierra es una superficie isopotencial con respecto a "la gravedad más la fuerza centrífuga". La fuerza descendente que tira de todo, que la gente llama perezosamente "gravedad", es en realidad "gravedad más fuerza centrífuga" en la tierra. No hay ningún otro efecto especial o sorprendente de la fuerza centrífuga en la Tierra. Las cosas son empujadas hacia el suelo como intuitivamente esperamos. [Actualización: como se ha señalado en los comentarios, la gravedad es más débil en el ecuador, pero sólo en una fracción de porcentaje; dudo que eso afecte de forma apreciable a la velocidad de los aviones].

La fuerza de Coriolis tiene un efecto muy importante y muy indirecto en los viajes aéreos porque altera los vientos, el tiempo y, en particular, la dirección de la corriente en chorro. (Véase la respuesta de Luboš.) En cuanto a los efectos directos sobre el avión, son insignificantes. El avión experimenta una fuerza que lo empuja hacia la derecha (en el hemisferio norte), unas 300 veces más débil que la gravedad o más (si he calculado correctamente). Para compensar, el piloto se desvía ligeramente hacia la izquierda, tal vez sin ser consciente de ello.

Answer 4

En realidad, el mayor efecto se debe a los vientos (como señala Luboš). Sin embargo, en la pregunta se pedía explícitamente que no se tuviera en cuenta el viento. Así que asumo una atmósfera que gira junto con la Tierra. En ese caso hay dos efectos. Pero no me sorprendería que los efectos fueran muy pequeños.

Corriolis: Más pronunciada cuando se vuela de un polo al ecuador. Durante ese vuelo, el avión tendrá que acumular las 1.000 millas/hora adicionales que se mueve la tierra en el ecuador. Otra forma de decirlo: la propulsión del avión tendrá que compensar las pseudofuerzas corriolis.

Centrífuga: el hecho de que la tierra esté curvada también significa que el avión tiene que cambiar su velocidad de forma vertical. Sin embargo, la gravedad en realidad está ayudando al avión. Otra forma de decirlo: debido a la rotación de la Tierra, la gravedad es ligeramente menor de lo que sería si la Tierra no rotara. Por lo tanto, el avión necesita producir menos sustentación.

Pero no hay diferencia entre volar al oeste o al este.