飞机为什么在晴空万里的时候也会颠簸？

坐过飞机的人大多都有这样的经历：正坐得好好的，飞机突然晃了一下，甚至像过山车一样颠簸起来。空乘广播响起：“前方遇到气流，请各位乘客系好安全带。”那么问题来了，飞机在万米高空飞行时，为什么会出现颠簸？这种颠簸从何而来？是否危险？今天，小编将从科学的角度，揭开飞机颠簸的秘密。

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空中不是“高速公路”

很多人以为飞机在高空飞行时“路况”很平坦，其实不然。飞机穿行的空气本质上是流动的流体，这个“流体世界”中充满了变化莫测的风、温度差异、气压波动、气团交汇等现象。当这些因素扰乱了空气的均匀流动，就会形成湍流，从而引起飞机的颠簸。

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根据湍流产生的机制不同，科学家通常将飞机遭遇颠簸的成因划分为三类：动力湍流、热力湍流、晴空湍流。其中，晴空湍流因其“无声无息”，既难以预测又难以防范，是今天我们重点关注的对象。首先，我们来分别了解一下这三种成因有何不同。

引起飞机颠簸的三种大气湍流

1.动力湍流：风遇山就激起“浪”

动力湍流，顾名思义，是由空气动力作用产生的扰动，主要出现在低空。比如，当空气流遇到高山、建筑或地形起伏时，就像水流遇到岩石那样，会形成紊乱的涡流。这种扰动可以延伸到飞机的飞行高度，引起颠簸，尤其是在起飞或降落阶段最常遇见。

动力湍流引发飞机颠簸示意图丨[1]

此外，飞机在穿越不同风速的风层交界时（例如锋面附近），也可能遇到风切变，导致突如其来的晃动。

2.热力湍流：热气球升腾也会“拌”你一脚

热力湍流主要由地表加热引起的垂直气流造成，常发生在晴朗的白天。当阳光加热地面时，地表温度升高，空气受热膨胀上升，形成对流。而不同区域地表加热不均（例如城市、草地、沙漠），就会导致上升气流强度差异，从而产生紊乱。

热力湍流示意图丨[1]

在飞行过程中，尤其是白天气温较高的地区，比如赤道、沙漠上空，飞机飞入这些热力扰动区域时，也会有颠簸感。这类湍流通常在低空较明显，高空相对较弱。

3.晴空湍流：无云无风，却最“狠毒”

晴空湍流则是一种在高空、无雷雨云、无视觉征兆下发生的湍流，是最“狡猾”的一种。它通常出现在对流层顶部（大约8到12千米高空），最容易发生在喷射气流边缘，且多发生在飞行巡航阶段。

晴空颠簸区域的形成丨[4]

晴空湍流的危险性不在于强度最猛烈，而在于它的不可预测性和突然性。因为它往往出现在天空晴朗、雷达无法探测的区域，飞行员和乘客毫无心理准备时就会突然遭遇晃动，而且有时还非常剧烈，甚至会将未系安全带的乘客抛离座位。

晴空湍流是怎么形成的？

晴空湍流的“幕后推手”主要有两个：喷射气流和风切变。

喷射气流的扰动

喷射气流是高空中高速流动的狭窄空气带，风速可以达到每小时200到400公里，像一条空中的“超高速公路”。它通常存在于对流层顶和对流层与平流层的交界处，环绕地球运行。

高空中常见的喷射气流：极地喷射气流（Polar Jet Stream）、副热带喷射气流（Subtropical Jet Stream）丨[4]

飞机为了节省燃油，往往选择沿着或穿越喷射气流飞行。但喷流的边界区域空气流速变化剧烈，气流之间存在强烈剪切，这就是晴空湍流的温床。当飞机进入这些风速急变的区域时，便会遭遇突如其来的颠簸。

垂直风切变与大气层不稳定

风切变指的是风速或风向在不同高度或位置上发生突变。当风速从每小时100公里突然变为200公里，飞机仿佛一下子被“推了一把”，就会产生颠簸。而当风切变出现在空气稳定性较差的区域时，还会叠加形成空气波动和涡旋，导致更强烈的扰动。

风切变的含义丨[5]

为什么晴空湍流最让飞行员“头大”？

相比雷雨云中湍流，晴空湍流更难预测。雷达系统可以探测云层中的水滴和冰晶，帮助飞行员避开雷暴。但晴空湍流区域往往无云、无雨、无电闪雷鸣，甚至天气晴朗，肉眼难以分辨，雷达也“无从下手”。

飞机气象雷达工作示意图丨[3]

此外，晴空湍流往往出现得突然，变化也很快，飞行员很难提前规避。唯一能依靠的是航空气象台发布的预测信息，或其他飞机的实时通报（例如前方飞机报告“FL360高度有中度CAT”，飞行员可以考虑改变高度）。

颠簸是否意味着危险？

从安全角度来看，飞机在颠簸中的结构性安全是有保障的。现代民航飞机在设计和制造过程中，都会经历大量的应力测试，足以承受比实际飞行中遇到的湍流更严苛的条件。

但乘客受伤的风险依然存在。绝大多数颠簸造成的伤害，其实是因为乘客没有系好安全带。数据显示，在湍流事故中，70%以上的乘客伤害发生在未系安全带时被甩出座位。因此，空乘人员频繁提醒“即使指示灯熄灭，也要尽量系好安全带”，并非多此一举。

不管安全带指示灯是否亮起，都请尽量系好安全带丨[3]

飞机颠簸，就像我们在海上遇到的涌浪，是空中旅途不可避免的一部分。它的存在提醒我们：大自然的力量无所不在，即使在万米高空也不能掉以轻心。所以，下次坐飞机时，还是尽量做到全程系好安全带，为自己的生命安全增添一份“保险”。

参考文献

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/ZCyS7l72F4TUWC0_G58fpw

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_tweezers

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/50T-t4ps9qNOZVAXWKmbaQ

[4]https://en.wikipedia.org/wiki/DNA

[5]https://mp.weixin.qq.com/s/Oqs5GIWFtCqj4eA7lnKXbw

[6]Yang L, Li Q, Ge Z, et al. DNA mechanics: From single stranded to self-assembled[J]. Nano Letters, 2024, 24(38): 11768-11778.

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