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為何天氣太熱飛機無法起飛?

2017/6/23 — 16:55

via pexels.com

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歐美近日遭熱浪侵襲,鳳凰城更曾一度錄得 48℃ 高溫,令當地機場有至少 50 班航班因天氣問題而取消。為何天氣太熱會令飛機無法起飛呢?

首先你要知道飛機能夠飛的原理。當然你可以好簡單地說:「升得起咪飛到囉。」不過詳細一點地說,其實與牛頓第一定律推論出來的動量定律 (momentum principle) 有關。 一個物體的動量是物體在它運動方向上保持運動的趨勢;除非有外在力量,在封閉系統上這個物體的動量總和是不可改變的。而動量有多大則是物體質量 (mass) 乘以速度 (velocity) : p = mv 。

飛機要飛自然要同空氣接觸。試想象空氣粒子為一個個的波,與機翼碰撞改變動量。要知道有作用力,自然有反作用力,機翼所承受的力其實就相當於空氣粒子碰撞的力量。這一對力量會產生兩件事: 1. 提供飛機的上升力 (lift) ;2. 產生後曳力 (drag)* 。而飛機由螺旋槳、渦扇或渦輪產生前推的空氣動力 (Thrust) 增加飛機速度,以及在達到飛行速度時平衡後曳力。

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正如之前所說,飛機要飛的話機翼要同空氣粒子碰撞,但如果只與一粒空氣粒子碰撞,根本就無法提供足夠上升力。所以要令飛機上升,機師可以增加速度,加大空氣粒子碰撞機翼的比例,但需要更長跑道去達到這個起飛速度。另一個方法就是工程師增加機翼與空氣接觸的表面面積。最後一個方法就是增加空氣密度,令更多空氣粒子能撞向機翼,提高上升力。

這亦與是次熱浪令飛機無法起飛有關。沒錯,氣溫上升空氣粒子移動會加快,其碰撞施加的力量理應增加。不過,氣溫上升也會使空氣膨脹,繼而減低了粒子密度,導致飛機無法起飛。

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現時已有多個研究指,氣候變化會引發更多嚴重天氣事件,如特大暴雨、旱災與熱浪。在這場氣候危機中無人可以置身事外,到底關在冷氣房的人類何時才會明白問題已逼在眉睫呢?

來源:
Wired, Why Phoenix’s Airplanes Can’t Take off in Extreme Heat, 20 June 2017

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