不知道大家平時有沒有注意過飛機的航線。一般來說，中國的國內航班的航線，看上去都是一條近似的直線，但國際航班就大不一樣。比如說從中國到美國的國際航班，並沒有橫跨太平洋，而是選擇從白令海峽上空繞道前往美國。究竟是什麼樣的緣由，讓飛機不越過太平洋直飛呢？其實，決定飛機航線的因素多種多樣，接下來就由小編為大家一一盤點。
Tips：太平洋Pacific Ocean，是世界上最大、最深、邊緣海和島嶼最多的大洋。它位於亞洲、大洋洲、南極洲和南北美洲之間。南北最長約15900千米，東西最寬約19000千米。
地球是圓的，地圖是平的
我們都知道，地球是一個近似的球體，但我們所用的地圖，卻是一個平面，如何把地球表面拍扁了展現在地圖上，成為了一個難題。在大航海時代的1569年，一位比利時的地圖學家想到一個好辦法，那就是把高緯度地區的緯線全部拉到和赤道一樣長。比如說南北極點，直接拉成一條和赤道相等的線，靠這種展開方式，就能得到一張橫平豎直的地圖。這也是我們如今最常見到的地圖，這種投影方法就以這位地圖學家的名字命名，稱為墨卡託投影。
Tips：大航海時代，又被稱作地理大發現。是15世紀末到16世紀初，由歐洲人開闢橫渡大西洋到達美洲、繞道非洲南端到達印度的新航線以及第一次環球航行的成功。
這種地圖，讓水手們如獲至寶，因為有了它之後確定航線不要太簡單。只需要把起點和目的地相連，就能算出來一個固定的方向，以後出航只需要看著羅盤修訂航向，就一定可以抵達目的地。這種航線的確定方法，被叫做等角航線。
不過，在地圖上看起來是一條直線的等角航線，在現實中並不是一條直線。因為除了赤道線以外，所有的緯線都被拉長了，如果我們把地圖還原成地球儀，就會發現這條線是一條螺旋線。如果航行的路程在400公里以內還好說，航線和最短路線之間的偏差不會太大，但如果是在兩極附近，或者路程太長，那麼用等角航線無疑會走太多彎路。這點對船舶倒還好說，而且用它確定航向也最簡單。但換成是燒油如同撒錢的大型客機，實在是消耗不起。於是，到現在，客機的航線，都會用另一種航線規劃飛行，也就是大圓航線。
Tips：指南針，古代叫司南，主要組成部分是一根裝在軸上的磁針，磁針在天然地磁場的作用下可以自由轉動並保持在磁子午線的切線方向上，磁針的南極指向地理南極(磁場北極)，利用這一效能可以辨別方向。
大圓航線解釋起來比較簡單，我們只需要找來一個地球儀看看就能明白，比如說從北京到舊金山的CA983航班。它在地球儀上的最短路徑，其實是一條圓弧，而且美國正確的地理位置，是在中國的北方，所以這條航線也就跨越了白令海峽。在這裡我們可以簡單對比一下，如果非要用等角航線，一直按照北緯40度的方向飛行，在地圖上畫直線橫跨太平洋的話，那麼實際的路程是10248km，而大圓航線只有9084km。這多出現來的1164km，可都是白花花的銀子，所以現代的飛機航線，在大跨度的情況下都會按照大圓航線來規劃。
Tips：把地球看做一個球體，透過地面上任意兩點和地心做一平面，平面與地球表面相交看到的圓周就是大圓。兩點之間的大圓劣弧線是兩點在地面上的最短距離。沿著這一段大圓弧線航行時的航線稱為大圓航線。
不過，這個問題只回答了一半，如果你看過飛機機長的航線圖就會發現，飛機真實飛過的路徑也不是完全按照大圓航線來走的，而是一連串曲折的連線。難道說飛機也要像列車一樣，哪怕到站不停，也必須經過一個一個的站點前進嗎？飛機在航向中，還需要考慮哪些因素呢？
地形、氣候對航線的影響
太平洋麵積廣闊，水體均勻，這片全球最溫暖的海洋多以熱帶和副熱帶氣候為主，風暴和雷雨在太平洋上經常出現。雖然說現在的飛機為了避開雷雨，都會把巡航高度定在10000米以上，好躲過地球對流層變幻莫測的天氣。不過在在習慣上，飛機都會盡量避開氣候不佳的地段。這樣做的原因，是給飛機一個處理故障的高度和空間。
Tips：大氣垂直結構，是指依大氣溫度隨高度變化而產生的一種垂直結構， 由地面向上分成四層：對流層、平流層、中間層、熱層。民航客機一般在對流層飛行。
有時候，當飛機遇到一些故障時，可能會出現不得不降低飛行高度平衡機艙內外氣壓的情況。如果這個時候，下方正好是雷暴的中心，那麼這架飛機差不多就涼了。基於相似的原因，飛機航線也會盡量避開山峰，也是為了防止不測。
當然，飛機需要避免的不僅有氣候影響，還有因人為因素設立的禁飛區。比如伊拉克境內北緯33度以南地區被美國設為了禁飛區，不管是軍用飛機還是民用飛機，都不得經過這裡。除此之外，各個國家出於國防安全的考慮，都有設立禁飛區的習慣，這些地方都是民航客機需要刻意規避的地點。
Tips：雷暴thunderstorms，是熱帶和溫帶地區可見的局地性強對流天氣。雷暴發生時可伴隨有雷擊、閃電、強風和強降水，例如雨或冰雹。常發生在夏季。
不過，氣候對飛機的影響，在現代已經越來越弱，跨越太平洋飛行的航線比比皆是。比如說澳大利亞到美國的航線，就必須跨越太平洋。但為了保證緊急時刻有地方迫降，澳大利亞到美國的航線，基本上都要經過斐濟島上空，這樣做是為了符合ETOPS規定。
這是一個針對早期飛機發動機不可靠而設立的規定，一直沿用至今。過去的雙發飛機在飛行的過程中，由於機械故障，經常出現一個發動機失效的情況。這時飛機需要就近找到適合的地點迫降。於是，早期ETOPS明確規定，任何一條民航航線，任何一點到最近的備降機場的距離不能超過60分鐘。不過到了現在，飛機效能已經比過去提高了不少，ETOPS限制普遍提升到了120分鐘。而到了下一代的380和787客機，已經開始申請把規定延長到150分鐘。
Tips：在確定航程時，假設飛機在標準條件下靜止大氣中以經批准的一臺發動機不工作時的巡航速度飛行，在規定時間內飛抵最近的備降機場。這就是通常所說的ETOPS要求。
這條規定主要是用來限制跨洋和北極航線上，因為在內陸飛行時，附近機場夠多，實在不行也可以找到合適的備降地點。但在海洋、沙漠以及極地地區，迫降風險極大，因此航空公司大多就會選擇繞道而行。值得注意的是，備降機場的設立需要航空公司之間相互協商。並不是說我建了一座機場，就活該被其他經過的飛機當做迫降地點，畢竟我這裡也要維持正常運營的。
Tips：備降機場，是指一旦預定的著陸機場無法著陸時，航空器可以前往著陸，而且是在飛行計劃中規定的機場。
所以各大航空公司，在開闢航線的時候，都要和途徑機場簽訂保障協議，人家才願意成為你的備降機場。如果說一家航空公司實力不足，沒有辦法籤太多機場，那麼它的航線就會變得歪歪扭扭。不過，備降機場也不是讓所有飛機航線都蜿蜒曲折的主要因素，真正的原因，是為了方便導航。
導航技術限制
就像一開始介紹的那樣，大圓航線比等角航線路程更短，所以成為了飛機航線的主要規劃標準。不過，大圓航線有一個問題，就是飛機的航向一直都在變化，如何精準導航就成了一個難題。這個問題可以追溯到航空業發展的早期階段。
大約在100年前，航空業出現不久，這個時候沒有可靠的導航裝置，飛行員只能看著地標飛行。比如某條公路，河流等等，這種方法短途飛行還好，如果是長途飛行就很難記住路了。
Tips：1903年12月17日，萊特兄弟首次試飛了完全受控、依靠自身動力、機身比空氣重、持續滯空不落地的飛機，也就是世界上第一架飛機“飛行者一號”。
在上世紀20年代，美國開通了一條連通東西海岸的航線用來空運郵件，不過麻煩的是，因為橫跨距離太長，飛行員經常迷路。為了解決這個難題，美國國會出資修建了巨型的航空郵件飛行指路路標。這些路標由一個個帶方向的地面箭頭組成，每個箭頭21米長，塗上顯眼的黃色油漆。箭頭尾部還有一座15米高的標記塔，塔上點燃高亮的燃氣燈，幫助飛行員辨認。
最早的飛行員確定航向說起來滑稽可笑，他們需要把腦袋探出來尋找地面上的箭頭，再根據箭頭調整航向。如此粗糙的方式，當然免不了出錯迷路，但也沒有更可靠的辦法。
Tips：絕大多數民航客機採用的是儀表飛行程式，使用的是ILS（Instrument Landing System）儀表著陸系統，它是民航客機中應用最廣泛的飛機精密進近和降落引導系統。
直到第一次世界大戰期間，無線電導航技術問世，需要用肉眼觀察的地標，就被無線電導航臺取代。最早出現的無線電定向裝置叫做ADF，中文名叫自動定向機。它的定位依靠地面兩個導航臺和飛機上的兩個ADF接收機配合完成。飛機上的兩個接收機，分別接收兩個導航臺發出的無線電訊號，並確定飛機和導航臺之間的方位。這樣，只要以兩個導航臺的位置為起點，按照角度畫兩條線，線的交點就是飛機的位置。
不過這種方式換算起來比較麻煩，還需要建立好多導航臺，於是之後又在ADF的基礎上追加了NDB臺。NDB臺可以接收飛機發射的訊號發射反饋訊號，飛機上的接收機根據反饋訊號傳過來的時間，就可以知道兩者間的距離。這樣，知道角度和距離，飛機在哪就能很快算出來。不過這種方式還是會出現問題，就是訊號干擾，飛機發出的訊號會因為氣候等因素變弱，如果接收不到，那麼飛機就會迷路。
Tips：無線電導航，是指利用無線電波的傳播特性可測定飛行器的導航參量（方位、距離和速度），算出與規定航線的偏差，由駕駛員或自動駕駛儀操縱飛行器消除偏差以保持正確航線。
於是，到現在，飛機最流行的導航方式，是更加先進的VOR導航臺和DME測距機。簡單來說，VOR導航臺的波段頻率更高，所以測出來的方位更加精確，而且覆蓋範圍更廣。在它的幫助下，飛機95%以上的時間裡，定位精度都在2海里以內。
不過，用VOR導航依舊有侷限。只有當飛機面向或者背向VOR臺的時候，所指的方位才是最精確的。所以到現在，大多數民航客機的飛行方式，都是在從一個VOR臺飛向另一個VOR臺。這樣做還有一個好處，就是方便空中調配。所有飛機的路線都是固定的，那麼只要參照速度和飛行高度，就可以避免飛機在空中相撞。於是，本應該直飛的飛機，其實一直在天上做著點點相連的遊戲。因為VOR臺一般都設在陸地，所以飛機的航線，一般都在陸地上空飛行。
Tips：在國際航班中，還會遇到和備降機場一樣的尷尬。有些國家或者地區，如果不願意把自己的VOR臺和你共享，那麼飛機的飛行路線就會變得更加曲折。
也許看到這裡你會問，這都什麼年代了，怎麼飛機還在用無線電導航而不是GPS呢？當然，現在的飛機上都有GPS定位裝置，不過想要讓GPS替代VOR導航，還是比較困難的。
首先，民用GPS沒有那麼精確，而民航使用的VOR導航已經非常成熟，可以根據飛機的飛行姿態等等給出更加精確的慣性導航。而GPS只能告訴你座標點和速度。卻看不出來飛機有沒有爬升、翻滾等等更加細節的資訊。而且論訊號的穩定性，還是VOR臺更加可靠。所以在民航客機上，GPS系統常常是一個輔助引數。直到GPS第三代系統開始投入使用，GPS 精度才達到了民航客機的要求。
Tips：中國北斗衛星導航系統BeiDou Navigation Satellite System，簡稱BDS，是我國自行研製的全球衛星導航系統，也是繼GPS、GLONASS之後的第三個成熟的衛星導航系統。
所以，對於GPS導航是否可行，國際民航組織從2008年才開始探討它的可行性。之後，飛機上才有了基於衛星導航系統而開發的PBN導航，並且開始在全世界推廣。不過，哪怕是用PBN導航的飛機，為了方便管理，還是要按著老航線飛行。所以，到目前為止，飛機還是不能按著真正的最短路徑飛行。
