چه می شود اگر سرعت هواپیما از سرعت چرخش زمین بیشتر باشد؟
اسمارت کاور: اگر کمی به مقوله پروازهای هوایی خصوصاً پروازهای طولانی مدت بین قاره ای و زمان کشورها دقت کرده باشید، احیانا سوالهای مختلفی برایتان بوجود آمده است که یکی از آنها در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است.
غزال زیاری: در پروازهای بین قاره ای که از فراز اقیانوس آرام عبور می کنند، با عبور از خط بین المللی زمان (International Date Line)، می توان درزمان سفر کرد. مثلا اگر بخواهید از سانفرانسیسکو به توکیو بروید و پرواز شما ساعت پنج بعدازظهر روز پنجشنبه حرکت نماید، حدود ساعت هشت شب جمعه به ژاپن خواهید رسید. یعنی ۲۷ ساعت پس از پرواز از سانفرانسیسکو؛ در صورتیکه طول واقعی پرواز تنها ۱۱ ساعت بوده است.
پرواز در جهت مخالف حتی عجیب تر هم هست؛ فرض کنید که در ساعات ابتدایی ۱ ژانویه از توکیو پرواز می کنید و عصر ۳۱ دسامبر به سانفرانسیسکو می رسید و بدین ترتیب می توانید دو بار در جشن سال نو شرکت کنید. البته، این سفر در زمان واقعی نیست؛ چون که صرفا محصولی از مفهوم ساختگی تاریخ ها توسط انسان است؛ حالا تصور کنید که اگر یک هواپیما به قدر لازم سریع باشد، به لحاظ نظری می تواند از چرخش زمین هم پیشی بگیرد.
سفر به آینده و نظریه فضا-زمان
ازگشت به گذشته نا ممکن است، اما داستان سفر به آینده کمی متفاوتی خواهد بود. یکی از محورهای اصلی نظریه فضا-زمان اینشتین اینست که زمان نسبت به سرعتی که ناظر حرکت می کند، پیش می رود. یعنی هر چه سریع تر سفر کنید، زمان کندتر می گذرد؛ ازاین رو اگر می توانستید به مدت تنها یک ماه با سرعت نور دور زمین پرواز کنید، در هنگام برگشت به خانه متوجه می شدید که هر کسی که می شناسید ۴۰ سال پیرتر شده است.
متأسفانه، ما هنوز به فناوری سرعت نور برای سفر به آینده نرسیده ایم؛ اما حتی اگر فقط با سرعتی برابر با سرعت چرخش زمین پرواز کنید، بطور بالقوه می توانید زمان را منجمد کرده و تا ابد در روشنایی یا تاریکی باقی بمانید. حالا شاید برایتان این سؤال مطرح شود که برای دستیافتن به این هدف چه چیزهایی ضروری است.
پرواز با سرعت زمین
اگر بخواهید یک روز برای همیشه ادامه پیدا کند، باید با همان سرعتی که نور خورشید از سطح زمین عبور می کند، پرواز کنید؛ بدین ترتیب نور خورشید دائمی را تضمین خواهید کرد. اگر می توانستید از این سرعت فراتر رفته و از سرعت چرخش سیاره زمین پیشی بگیرید، حتی می توانستید یک روز را در کمتر از ۲۴ ساعت به انتها برسانید. اما برای دستیافتن به چنین اهدافی، ابتدا ضروری است بدانید که باید چقدر سریع حرکت کنید.
محیط خط استوای زمین ۴۰۰۷۵ کیلومتر است و زمین هر ۲۴ ساعت، یک چرخش کامل به دور خودش انجام می دهد؛ یعنی زمین حدودا با سرعت ۱۶۶۹ کیلومتر بر ساعت به دور خودش می چرخد. طبیعتاً این سرعت، بالاتر از سرعت صوت که حدود ۱۲۲۴ کیلومتر بر ساعت است خواهد بود؛ ازاین رو سفر به دور دنیا برای دستکاری زمان اساسا کار آسانی به نظر نمی رسد.
حتی هواپیماهای تجاری برای پیشی گرفتن از چرخش زمین به سرعت مدنظر نزدیک هم نمی شوند. سرعت متوسط یک جت تجاری در ارتفاع کروز بین ۸۸۵ تا ۹۶۵ کیلومتر بر ساعت است؛ یعنی حتی نصف سرعتی که برای هم تراز شدن یا پیشی گرفتن از مسیر یک روز هم نیست. به جهت اینکه واقعا بتوانید از سرعت چرخش زمین پیشی بگیرید، به یک هواپیمای مافوق صوت نیاز دارید و تنها تعداد کمی هواپیما در جهان وجود دارند که می توانند به این سرعت دست بیابند.
هواپیماهایی که از سرعت چرخش زمین پیشی می گیرند
اولین هواپیمایی که توانست به سرعت چرخش زمین برسد، یک هواپیمای بریتانیایی ساخت سال ۱۹۵۶ میلادی به نام فایری دلتا ۲ (Fairey Delta ۲) بود که به حداکثر سرعت ۱۸۲۱ کیلومتر بر ساعت رسید. البته تنها دو فروند از این هواپیما ساخته شد و هیچ گاه استفاده گسترده ای نداشت. پس از آن بود که پیشرفت در هواپیماهای مافوق صوت به سرعت افزوده شد و ظرف یک دهه، هواپیماها به سرعت هایی رسیدند که فایری دلتا ۲ در مقابلشان کاملا کند به نظر می رسید.
سریع ترین هواپیمای تولید شده تاریخ، لاکهید اس آر-۷۱ بلک برد (Lockheed SR-۷۱ Blackbird) بود که در اوج جنگ سرد ساخته شد و هدف از ساختش، رسیدن به سرعتی بود که دشمنان نتوانند آنرا ساقط کنند.
البته برای ساخت چنین هواپیماهایی چالش های زیادی پیش روست؛ چون که هر چه یک هواپیما سریع تر پرواز کند، با هوای اطراف اصطکاک بیشتری خواهد داشت. مثلا یک جت با سرعت ۳۲۱۸ کیلومتر بر ساعت، هوای اطرافش را تا بیشتر از ۵۳۷ درجه سانتیگراد گرم می کند؛ همین شد که طراحان لاکهید اس آر-۷۱ آنرا از جنس تیتانیوم ساختند و نام "بلک برد" (پرنده سیاه) را به علت رنگ مشکی که برای جذب و انتشار گرما استفاده شده بود، برایش انتخاب کردند.
SR-۷۱ بلک برد برای نخستین بار در سال ۱۹۶۴ میلادی آزمایش و در سال ۱۹۶۶ وارد خدمت نظامی شد. این جت در سال ۱۹۷۶ و در یک پرواز خاص توانست تا به سرعت ۳۵۲۹ کیلومتر بر ساعت برسد که سریع ترین سرعت ثبت شده بوسیله ی یک هواپیمای سرنشین دار تا به امروز است. اگر بلک برد می توانست این سرعت را برای یک سفر بدون توقف به دور دنیا حفظ کند، این سفر را در کمتر از ۱۲ ساعت به انتها می رساند. اما حتی اگر این اتفاق هم می افتاد، معین نیست که چقدر سریع می توانست این سفر را انجام دهد؛ ارتش آمریکا در سال ۱۹۹۰ و در بحبوحه کاهش بودجه، ناوگان SR-۷۱ را از خدمت خارج کرد، اما این هواپیما همچنان یک نماد هوانوردی باقیمانده است.
یک جت تجاری قادر به سبقت از زمین است
هواپیماهای مافوق صوت منحصراً جهت استفاده نظامی ساخته می شوند؛ اما یک استثناء نمادین دراین میان وجود داشت: کنکورد
هواپیمایی که با همکاری آئرواسپاسیال فرانسه و شرکت هواپیماسازی بریتانیا طراحی شد، نخستین هواپیمای مسافربری تجاری مافوق صوت جهان بود. این هواپیما در سال ۱۹۷۶، تحت پرچم ایر فرانس و بریتیش ایرویز به پرواز درآمد و عمدتا برای پروازهای فراآتلانتیک بین اروپا و قاره آمریکا مورد استفاده قرار می گرفت. سرعت کروز متوسط کنکورد ۲۱۶۴ کیلومتر بر ساعت، یعنی حدودا دو برابر سرعت صوت و بیشتر از ۴۸۲ کیلومتر بر ساعت سریع تر از چرخش زمین بود.
کنکورد به قدری سریع بود که در حقیقت می توانست زمان را از دیدگاه مسافرانش دستکاری کند. معروف ترین مثال برای این مساله در ۳۰ ژوئن سال ۱۹۷۳ رخ داد؛ زمانیکه کنکورد ۰۰۱ اصلی، در راه کسوف کامل خورشید پرواز کرد. این هواپیما که گروه ویژه ای از دانشمندان را حمل می کرد، بیشتر از یک ساعت سایه ماه را بر فراز شمال آفریقا دنبال کرد. این درحالی بود که ناظران روی زمین کسوف را حداکثر هفت دقیقه مشاهده کردند؛ اما مسافران کنکورد به مدت ۷۴ دقیقه شاهد این کسوف بودند و اصولاً، گذر زمان را از درک خودشان آهسته کردند. هرچند که در نهایت سایه ماه از هواپیما پیشی گرفت.
کنکورد هر چقدر هم که سریع بود، اما این لذت نمی توانست برای همیشه ادامه پیدا کند. این هواپیماها فوق العاده گران بودند و با هزینه های سرسام آور فقط در دسترس مسافران ثروتمند قرار داشتند. درعین حال هواپیماهای کنکورد سوخت بسیار بیشتری مصرف کرده و گازهای گلخانه ای بسیار بیشتری نسبت به هواپیماهای تجاری استاندارد تولید می کردند و به همین علل بود که کنکورد در سال ۲۰۰۳ بطور رسمی بازنشسته شد.
چرا حتی سریع ترین هواپیماها هم نمی توانند در زمان سفر کنند
هواپیمای کنکورد می توانست با سرعتی دو برابر سرعت صوت سفر کند؛ بنابراین شاید فکر کنید که می توانست به سادگی از چرخش زمین پیشی بگیرد. اما این طور نبود؛ چون که عوامل اثرگذار بر چنین سفری، به مراتب بیش از صرفا سرعت هستند؛ اصلی ترین چالش اینست که هیچ هواپیمایی نمی تواند بدون سوخت گیری کامل دور دنیا را طی کند، حتی اگر سوختگیری در حین پرواز توسط هواپیمای دیگری صورت گیرد.
درعین حال قوانینی وجود دارد که سرعت پرواز هواپیما بر فراز خشکی را محدود می کند. صداهای ناشی از شکستن دیوار صوتی به وجود آمده توسط هواپیماهای مافوق صوت، کیلومترها اکو شده و طبیعتاً برای مردم و طبیعت اختلال های مختلفی ایجاد خواهند کرد.
گرچه هواپیمای کنکورد رکورد سریع ترین دور زدن به دور زمین را ثبت کرد، اما آنقدری سریع نبود که بتواند از سرعت چرخش زمین به دور خودش پیشی بگیرد؛ در سال ۱۹۹۵، یک جت کنکورد از نیویورک بسمت شرق دور دنیا پرواز کرد و سفرش را در نیویورک به انتها رساند. به علت تلفیقی از محدودیت های ذکر شده، این پرواز در مجموع ۳۱ ساعت و ۲۷ دقیقه طول کشید. این نزدیک ترین حالتی است که تا به امروز به شکست سرعت چرخش زمین نزدیک شده ایم؛ اما این احتمال هم وجود دارد که در آینده امکانات هیجان انگیزتری فراهم گردد.
درحال حاضر چندین شرکت برای احیای پروازهای تجاری مافوق صوت، با هواپیماهایی که قادرند بدون شکستن دیوار صوتی از سرعت صوت پیشی بگیرند، تلاش می کنند. این می تواند راه را برای پروازهای جدید رکوردشکن هموار کند؛ شاید حتی پروازی که بتواند کره زمین را در کمتر از ۲۴ ساعت دور بزند.
منبع: bgr
مطلب اسمارت کاور را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب