Vì sao máy bay không bay thẳng, đường bay cong như vòng cung?

Thực ra, đường cong trên bản đồ chính là đường bay ngắn nhất trong không gian thật – và sự “kỳ lạ” đó xuất phát từ chính hình dạng của Trái đất.

Đường bay cong thực ra là hành trình ngắn nhất

Đầu tiên, cần nhớ rằng Trái đất hình cầu, còn bản đồ chúng ta nhìn thấy lại là hình phẳng. Khi “trải phẳng” bề mặt cầu xuống giấy, mọi thứ đều bị biến dạng.

Bản đồ thường dùng nhất hiện nay là Mercator projection – kiểu bản đồ do nhà hàng hải Gerardus Mercator vẽ từ thế kỷ 16. Ưu điểm của bản đồ này là giữ đúng hướng (góc) để tàu thuyền dễ xác định phương vị, nhưng làm méo khoảng cách – đặc biệt ở vùng cực. Chính vì vậy, một đường bay thẳng trong không gian 3D (trên quả địa cầu) khi thể hiện trên bản đồ phẳng sẽ hiện ra như một đường cong.

Nói cách khác: Bản đồ đánh lừa mắt ta, khiến ta tưởng máy bay bay vòng vèo, trong khi thực tế nó đang bay theo đường ngắn nhất có thể.

Trên quả địa cầu, hai điểm bất kỳ được nối bằng vô số đường – nhưng chỉ có một đường ngắn nhất gọi là đường tròn lớn (Great Circle Route). Đó là giao tuyến giữa mặt cầu Trái đất và mặt phẳng đi qua tâm của nó cùng hai điểm đó.

Ví dụ: Nếu bạn nối Hà Nội – Los Angeles, đường bay “thẳng” trên bản đồ 2D sẽ cắt ngang Thái Bình Dương; nhưng đường tròn lớn thực tế lại băng qua vùng Alaska, gần Bắc Cực – và ngắn hơn tới hàng nghìn km. Vì vậy, máy bay "bay cong lên phía Bắc” chứ không “chạy ngang qua đại dương” như ta tưởng. Một ví dụ khác: Tuyến Paris – Tokyo cũng uốn lên gần Siberia; New York – London đi vòng qua Greenland – tất cả đều tuân theo quy tắc “đường tròn lớn”.

Vì sao máy bay không bay thẳng mà đường bay trên bản đồ lại cong?

Bay cong để tiết kiệm nhiên liệu và thời gian

Hãy tưởng tượng bạn đi từ A đến B trên quả cam. Nếu vẽ một đường “thẳng” trên quả cam (dưới góc nhìn phẳng), thực tế bạn sẽ đi xa hơn so với đường men theo “vành cong” phía trên. Với máy bay, chỉ cần tiết kiệm 1% quãng đường cũng là hàng trăm km, tương đương hàng trăm lít nhiên liệu.

Do đó, đường bay cong không phải đường vòng, mà chính là đường tắt của bầu trời.

Thực tế, các hệ thống định tuyến bay (flight planning system) đều tự động tính toán đường tròn lớn kết hợp với: Hướng gió tầng cao; vùng cấm bay, khu vực thời tiết xấu, khu quân sự; chi phí nhiên liệu và thời gian bay. Kết quả là phi công sẽ chọn đường bay tối ưu, vừa nhanh vừa tiết kiệm nhất, chứ không đơn thuần là “thẳng theo bản đồ”.

Máy bay bay cong còn vì dòng khí lưu

Ngoài yếu tố hình cầu, còn một “người dẫn đường vô hình” khác khiến máy bay bay cong: Dòng khí lưu tầng cao. Đây là dòng gió mạnh di chuyển từ Tây sang Đông ở độ cao 9.000–12.000m, tốc độ có thể đạt tới 200–300 km/h.Khi bay theo hướng gió thuận, máy bay sẽ được “đẩy đi” nhanh hơn, giảm thời gian và nhiên liệu.

Ngược lại, nếu bay ngược dòng, phi công sẽ chọn lộ trình lệch hướng một chút để tránh gió ngược mạnh.

Vì sao không bay đúng theo vĩ độ?

Nhiều người thắc mắc, sao không bay ngang theo đường vĩ tuyến, có phải ngắn hơn không? Thật ra, đường vĩ tuyến chỉ là vòng tròn nhỏ quanh Trái đất, không đi qua tâm cầu – nên dài hơn đường tròn lớn.

Chẳng hạn, đường xích đạo có chu vi 40.075km, nhưng một đường vĩ tuyến ở vĩ độ 45° chỉ dài 28.000km. Nếu nối hai điểm cùng vĩ độ 45° (ví dụ Bắc Kinh và Montréal), đường bay thực tế sẽ cong lên phía Bắc Cực, chứ không nằm đúng trên vĩ độ đó. Đó chính là cách rút ngắn quãng đường trên quả cầu.

Đường cong” trên màn hình bay thực tế "nhìn vậy mà không phải vậy". Trên các màn hình hiển thị hành trình, bản đồ được thể hiện dạng phẳng hoặc hơi uốn cong theo đồ họa. Vì thế, khi bạn thấy máy bay “đi vòng lên phía Bắc rồi vòng xuống”, thực ra phi công đang bay theo đường thẳng trong không gian ba chiều.

Cảm giác “đường vòng” chỉ là ảo giác thị giác do cách chiếu bản đồ. Nếu bạn xem mô hình bay trên quả địa cầu 3D, bạn sẽ thấy máy bay đang đi đúng hướng ngắn nhất có thể.

Một điều thú vị: Hiện tượng đường bay cong chính là một trong những bằng chứng dễ thấy nhất về hình cầu của Trái đất. Nếu Trái đất phẳng, mọi chuyến bay dài đều phải là đường thẳng trên bản đồ. Thế nhưng thực tế, phi công luôn bay lệch lên hoặc xuống cực để rút ngắn quãng đường – điều chỉ xảy ra khi ta bay trên một mặt cầu.

Thậm chí, nhiều ứng dụng hàng không hiện nay như Flightradar24 cho phép bạn bật chế độ “Great Circle” để thấy rõ sự khác biệt giữa “đường bay thật” và “đường trên bản đồ”.

Tóm lại, máy bay bay cong vì đó là đường thẳng nhất trên trời. Nói cách khác, đường cong trên bản đồ là đường thẳng trên Trái đất tròn. Máy bay không hề đi vòng vo – mà đang bay theo tuyến ngắn nhất, tiết kiệm nhất, an toàn nhất.