چه می‌شود اگر سرعت هواپیما از سرعت چرخش زمین بیشتر باشد؟

باشگاه خبرنگاران جوان - در پروازهای بین قاره‌ای که از فراز اقیانوس آرام عبور می‌کنند، با عبور از خط بین‌المللی زمان (International Date Line)، می‌توان درزمان سفر کرد. مثلاً اگر بخواهید از سانفرانسیسکو به توکیو بروید و پرواز شما ساعت پنج بعدازظهر روز پنجشنبه حرکت کند، حدود ساعت  هشت شب جمعه به ژاپن خواهید رسید. یعنی ۲۷ ساعت بعد از پرواز از سانفرانسیسکو؛ در حالی که طول واقعی پرواز تنها ۱۱ ساعت بوده است.

پرواز در جهت مخالف حتی عجیب‌تر هم هست؛ فرض کنید که در ساعات ابتدایی ۱ ژانویه از توکیو پرواز می‌کنید و عصر ۳۱ دسامبر به سانفرانسیسکو می‌رسید و بدین ترتیب می‌توانید دو بار در جشن سال نو شرکت کنید. البته، این سفر در زمان واقعی نیست؛ چرا که صرفاً محصولی از مفهوم ساختگی تاریخ‌ها توسط انسان است؛ حالا تصور کنید که اگر یک هواپیما به اندازه کافی سریع باشد، از لحاظ نظری می‌تواند از چرخش زمین هم پیشی بگیرد.

سفر به آینده و نظریه فضا-زمان

بازگشت به گذشته غیرممکن است، اما داستان سفر به آینده کمی متفاوتی خواهد بود. یکی از محورهای اصلی نظریه فضا-زمان انیشتین این است که زمان نسبت به سرعتی که ناظر حرکت می‌کند، پیش می‌رود. یعنی هر چه سریع‌تر سفر کنید، زمان کندتر می‌گذرد؛ بنابراین اگر می‌توانستید به مدت تنها یک ماه با سرعت نور دور زمین پرواز کنید، در هنگام بازگشت به خانه متوجه می‌شدید که هر کسی که می‌شناسید ۴۰ سال پیرتر شده است.

متأسفانه، ما هنوز به فناوری سرعت نور برای سفر به آینده نرسیده‌ایم؛ اما حتی اگر فقط با سرعتی برابر با سرعت چرخش زمین پرواز کنید، به طور بالقوه می‌توانید زمان را منجمد کرده و تا ابد در روشنایی یا تاریکی باقی بمانید. حالا شاید برایتان این سؤال مطرح شود که برای دستیابی به این هدف چه چیزهایی لازم 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 می‌کند، پرواز کنید؛ بدین ترتیب نور خورشید دائمی را تضمین خواهید کرد. اگر می‌توانستید از این سرعت فراتر رفته و از سرعت چرخش سیاره زمین پیشی بگیرید، حتی می‌توانستید یک روز را در کمتر از ۲۴ ساعت به پایان برسانید. اما برای دستیابی به چنین اهدافی، ابتدا لازم 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 می‌دهد؛ یعنی زمین تقریباً با سرعت ۱۶۶۹ کیلومتر بر ساعت به دور خودش می‌چرخد. طبیعتاً این سرعت، بالاتر از سرعت صوت که  حدود ۱۲۲۴ کیلومتر بر ساعت است خواهد بود؛ بنابراین سفر به دور دنیا برای دستکاری زمان قطعاً کار آسانی به نظر نمی رسد.

حتی هواپیماهای تجاری برای پیشی گرفتن از چرخش زمین به سرعت مدنظر نزدیک هم نمی‌شوند. سرعت متوسط یک جت تجاری در ارتفاع کروز بین ۸۸۵ تا ۹۶۵ کیلومتر بر ساعت است؛ یعنی حتی نصف سرعتی که برای هم‌تراز شدن یا پیشی گرفتن از مسیر یک روز هم نیست. برای اینکه واقعاً بتوانید از سرعت چرخش زمین پیشی بگیرید، به یک هواپیمای مافوق صوت نیاز دارید و تنها تعداد کمی هواپیما در جهان وجود دارند که می‌توانند به این سرعت دست بیابند.

هواپیماهایی که از سرعت چرخش زمین پیشی می‌گیرند

اولین هواپیمایی که توانست به سرعت چرخش زمین برسد، یک هواپیمای بریتانیایی ساخت سال ۱۹۵۶ میلادی به نام فایری دلتا ۲ (Fairey Delta 2) بود که به حداکثر سرعت ۱۸۲۱ کیلومتر بر ساعت دست یافت. البته تنها دو فروند از این هواپیما ساخته شد و هرگز استفاده گسترده‌ای نداشت. بعد از آن بود که پیشرفت در هواپیماهای مافوق صوت به سرعت افزایش یافت و ظرف یک دهه، هواپیماها به سرعت‌هایی رسیدند که فایری دلتا ۲ در مقابلشان کاملاً کند به نظر می‌رسید.

سریع‌ترین هواپیمای ساخته شده تاریخ، لاکهید اس‌آر-۷۱ بلک‌برد (Lockheed SR-71 Blackbird) بود که در اوج جنگ سرد ساخته شد و هدف از ساختش، رسیدن به سرعتی بود که دشمنان نتوانند آن را ساقط کنند.

البته برای ساخت چنین هواپیماهایی چالش‌های زیادی پیش روست؛ چرا که هر چه یک هواپیما سریع‌تر پرواز کند، با هوای اطراف اصطکاک بیشتری خواهد داشت. مثلاً یک جت با سرعت ۳۲۱۸ کیلومتر بر ساعت، هوای اطرافش را تا بیش از ۵۳۷ درجه سانتیگراد گرم می‌کند؛ همین شد که طراحان لاکهید اس آر-۷۱ آن را از جنس تیتانیوم ساختند و نام «بلک‌برد» (پرنده سیاه) را به دلیل رنگ مشکی که برای جذب و انتشار گرما استفاده شده بود، برایش انتخاب کردند.

SR-71 بلک‌برد برای اولین 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 سریع‌ترین سرعت ثبت شده توسط یک هواپیمای سرنشین‌دار تا به امروز است. اگر بلک‌برد می‌توانست این سرعت را برای یک سفر بدون توقف به دور دنیا حفظ کند، این سفر را در کمتر از ۱۲ ساعت به پایان می‌رساند. اما حتی اگر این اتفاق هم می‌افتاد، مشخص نیست که چقدر سریع می‌توانست 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 باقی مانده است.

یک جت تجاری قادر به سبقت از زمین است

هواپیماهای مافوق صوت منحصراً برای استفاده نظامی ساخته می‌شوند؛ اما یک استثناء نمادین در این میان وجود داشت: کنکورد

هواپیمایی که با همکاری آئرواسپاسیال فرانسه و شرکت هواپیماسازی بریتانیا طراحی شد، اولین هواپیمای مسافربری تجاری مافوق صوت جهان بود. این هواپیما در سال ۱۹۷۶، تحت پرچم ایر فرانس و بریتیش ایرویز به پرواز درآمد و عمدتاً برای پروازهای فراآتلانتیک بین اروپا و قاره آمریکا مورد استفاده قرار می‌گرفت. سرعت کروز متوسط کنکورد ۲۱۶۴ کیلومتر بر ساعت، یعنی تقریباً دو برابر سرعت صوت و بیش از ۴۸۲ کیلومتر بر ساعت سریع‌تر از چرخش زمین بود.

کنکورد به قدری سریع بود که در واقع می‌توانست زمان را از دیدگاه مسافرانش دستکاری کند. معروف‌ترین مثال برای این موضوع در ۳۰ ژوئن سال ۱۹۷۳ رخ داد؛ زمانی که کنکورد ۰۰۱ اصلی، در مسیر کسوف کامل خورشید پرواز کرد. این هواپیما که گروه ویژه‌ای از دانشمندان را حمل می‌کرد، بیش 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 در اصل، 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 نمی‌توانست برای همیشه ادامه پیدا کند. این هواپیماها فوق‌العاده گران بودند و با هزینه‌های سرسام آور فقط در دسترس مسافران ثروتمند قرار داشتند. درعین حال هواپیماهای کنکورد سوخت بسیار بیشتری مصرف کرده و گازهای گلخانه‌ای بسیار بیشتری نسبت به هواپیماهای تجاری استاندارد تولید می‌کردند و به همین دلایل بود که کنکورد در سال ۲۰۰۳ رسماً بازنشسته شد.

چرا حتی سریع‌ترین هواپیماها هم نمی‌توانند در زمان سفر کنند

هواپیمای کنکورد می‌توانست با سرعتی دو برابر سرعت صوت سفر کند؛ در نتیجه شاید فکر کنید که می‌توانست به راحتی از چرخش زمین پیشی بگیرد. اما اینطور نبود؛ چرا که عوامل تاثیرگذار بر چنین سفری، به مراتب بیشتر از صرفاً سرعت هستند؛ اصلی‌ترین چالش این است که هیچ هواپیمایی نمی‌تواند بدون سوخت‌گیری کامل دور دنیا را طی کند، حتی اگر سوختگیری در حین پرواز توسط هواپیمای دیگری انجام شود.

درعین حال قوانینی وجود دارد که سرعت پرواز هواپیما بر فراز خشکی را محدود می‌کند. صداهای ناشی از شکستن دیوار صوتی ایجاد شده توسط هواپیماهای مافوق صوت، کیلومترها اکو شده و طبیعتاً برای مردم و طبیعت اختلال‌های متعددی ایجاد خواهند کرد.

گرچه هواپیمای کنکورد رکورد سریع‌ترین 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 به سمت شرق دور دنیا پرواز کرد و سفرش را در نیویورک به پایان رساند. به دلیل ترکیبی از محدودیت‌های ذکر شده، این پرواز در مجموع ۳۱ ساعت و ۲۷ دقیقه طول کشید. این نزدیک‌ترین حالتی است که تا به امروز به شکست سرعت چرخش زمین نزدیک شده‌ایم؛ اما این احتمال هم وجود دارد که در آینده امکانات هیجان‌انگیزتری فراهم شود.

درحال حاضر چندین شرکت برای احیای پروازهای تجاری مافوق صوت، با هواپیماهایی که قادرند بدون شکستن دیوار صوتی از سرعت صوت پیشی بگیرند، تلاش می‌کنند. این می‌تواند راه را برای پروازهای جدید رکوردشکن هموار کند؛ شاید حتی پروازی که بتواند کره زمین را در کمتر از ۲۴ ساعت دور بزند.

منبع: خبر آنلاین