Tại sao máy bay không bay thẳng mà lại có đường bay cong?

Nếu bạn đã từng theo dõi hành trình của một chuyến bay trên màn hình, chắc hẳn bạn đã tự hỏi tại sao đường bay lại có hình cong như vậy, trong khi bay thẳng có vẻ sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn? Thực tế, những đường cong trên bản đồ không chỉ là hình ảnh ảo mà còn là những hành trình ngắn nhất trong không gian thực tế, điều này xuất phát từ hình dạng của Trái đất.

Đường bay cong là hành trình ngắn nhất trong không gian

Đầu tiên, chúng ta cần hiểu rằng Trái đất có hình dạng cầu, trong khi bản đồ mà chúng ta thường nhìn thấy lại là hình phẳng. Khi trải phẳng bề mặt cầu xuống giấy, mọi thứ đều bị biến dạng, làm cho các khoảng cách và hình dáng không còn chính xác.

Bản đồ phổ biến hiện nay là bản đồ Mercator, do nhà hàng hải Gerardus Mercator thiết kế từ thế kỷ 16. Ưu điểm của bản đồ này là giúp định hướng chính xác cho tàu thuyền, nhưng lại làm biến dạng khoảng cách, đặc biệt tại các vùng gần cực. Bởi vậy, đường bay thẳng trong không gian ba chiều khi được thể hiện trên bản đồ hai chiều sẽ xuất hiện dưới dạng đường cong.

Nói cách khác, bản đồ đã đánh lừa mắt chúng ta, khiến chúng ta nghĩ rằng máy bay đang bay vòng vèo, trong khi thực tế, nó đang bay theo đường ngắn nhất có thể.

Trên quả cầu, mỗi cặp điểm có thể được nối bằng nhiều đường, nhưng chỉ có một đường ngắn nhất gọi là đường tròn lớn (Great Circle Route). Đây là giao tuyến giữa mặt cầu của Trái đất và mặt phẳng đi qua tâm của nó cùng hai điểm đó.

Ví dụ, khi nối Hà Nội và Los Angeles, đường bay “thẳng” trên bản đồ 2D sẽ cắt qua Thái Bình Dương; nhưng đường tròn lớn thực tế lại đi qua Alaska, gần Bắc Cực, và ngắn hơn hàng nghìn km. Điều này lý giải vì sao máy bay lại “bay cong lên phía Bắc” thay vì “chạy ngang qua đại dương” như chúng ta tưởng. Một ví dụ khác là tuyến bay từ Paris đến Tokyo cũng có hình cong gần Siberia, trong khi New York đến London đi vòng qua Greenland – tất cả đều tuân theo quy tắc của “đường tròn lớn”.

Máy bay bay cong để tiết kiệm nhiên liệu và thời gian

Hãy tưởng tượng bạn đang di chuyển từ điểm A đến điểm B trên một quả cam. Nếu bạn vẽ một đường “thẳng” trên quả cam (theo cách nhìn phẳng), thực tế bạn sẽ phải đi xa hơn so với nếu bạn di chuyển theo đường cong phía trên. Đối với máy bay, chỉ cần tiết kiệm 1% quãng đường cũng tương đương với hàng trăm km, tức là hàng trăm lít nhiên liệu.

Vì vậy, đường bay cong thực sự không phải là đường vòng, mà là đường tắt trong không khí.

Trên thực tế, các hệ thống lập kế hoạch bay đều tự động tính toán đường tròn lớn, cùng với nhiều yếu tố khác như: hướng gió ở tầng cao, khu vực cấm bay, thời tiết xấu, khu quân sự, chi phí nhiên liệu và thời gian bay. Kết quả là phi công sẽ chọn lựa đường bay tối ưu, nhanh nhất và tiết kiệm nhất, chứ không chỉ đơn thuần là “bay thẳng theo bản đồ”.

Máy bay bay cong do ảnh hưởng của dòng khí lưu

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

Ngược lại, nếu phải bay ngược với dòng khí, phi công có thể chọn một lộ trình lệch hướng để tránh gió ngược mạnh.

Tại sao không bay thẳng theo vĩ độ?

Nhiều người thường thắc mắc tại sao máy bay không bay ngang theo đường vĩ tuyến, có phải như vậy sẽ ngắn hơn không? Thực tế, đường vĩ tuyến chỉ là những vòng tròn nhỏ quanh Trái đất, không đi qua tâm cầu – do đó, chúng thường dài hơn so với đường tròn lớn.

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

Hình dáng “đường cong” trên màn hình bay thực tế có thể gây ấn tượng sai lệch. Trên các màn hình hiển thị hành trình, bản đồ thường được thể hiện dưới dạng phẳng hoặc có hình hơi uốn cong. Vì vậy, khi bạn thấy máy bay “đi vòng lên phía Bắc rồi vòng xuống”, thực tế phi công đang bay theo một đường thẳng trong không gian ba chiều.

Cảm giác “đường vòng” chỉ là ảo giác do cách chiếu bản đồ. Nếu bạn xem mô hình bay trên quả cầu 3D, bạn sẽ nhận ra máy bay đang di chuyển theo đường ngắn nhất có thể.

Một điều thú vị là hiện tượng đường bay cong chính là một trong những bằng chứng rõ ràng nhất cho hình dạng cầu của Trái đất. Nếu Trái đất phẳng, mọi chuyến bay dài đều phải là đường thẳng trên bản đồ. Tuy nhiên, thực tế cho thấy phi công luôn phải bay lệch lên hoặc xuống cực để rút ngắn quãng đường – điều này chỉ xảy ra trong không gian ba chiều.

Ngoài ra, 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 thực” và “đường trên bản đồ”.

Tóm lại, máy bay bay cong vì đó là lộ trình ngắn nhất trên bầu trời. Nói cách khác, đường cong trên bản đồ thực sự là đường thẳng trên một quả cầu. Máy bay không hề đi vòng vo – mà đang bay theo tuyến ngắn nhất, tiết kiệm nhất và an toàn nhất.