چه اتفاقی می‌ افتد اگر سرعت یک هواپیما از چرخش زمین بیشتر شود؟

  در پروازهای بین قاره‌ای که از اقیانوس آرام عبور می‌کنند، گذر از خط بین‌المللی زمان (International Date Line) می‌تواند یک تجربه جذاب از نظر زمانی ایجاد کند. برای نمونه، اگر از سانفرانسیسکو به توکیو پرواز کنید و پرواز شما ساعت ۵ بعدازظهر پنجشنبه آغاز شود، حدود ساعت ۸ شب جمعه به ژاپن می‌رسید. این در حالی است که زمان واقعی پرواز تنها ۱۱ ساعت است، اما ۲۷ ساعت از سانفرانسیسکو می‌گذرد.

پرواز در مسیر مخالف نیز جالبی خود را دارد؛ مثلاً اگر در ساعات اولیه ۱ ژانویه از توکیو پرواز کنید، می‌توانید عصر ۳۱ دسامبر در سانفرانسیسکو حضور داشته باشید و به این ترتیب، دو بار جشن سال نو را تجربه کنید. البته این یک سفر واقعی در زمان نیست و بیشتر به دلیل سیستم انسانی تنظیم تاریخ‌ها اتفاق می‌افتد. حالا تصور کنید اگر یک هواپیما بتواند سریع‌تر از چرخش زمین حرکت کند، چه اتفاقی خواهد افتاد.

سفر به آینده و مفهوم زمان-فضا

در حالی که بازگشت به گذشته غیرممکن به نظر می‌رسد، سفر به آینده امکان‌پذیر است. بر اساس نظریه زمان-فضا انیشتین، گذر زمان متناسب با سرعت حرکت ناظر تغییر می‌کند. به عبارتی، هر چه سرعت بیشتر باشد، زمان آرام‌تر می‌گذرد. برای مثال، اگر می‌توانستید تنها یک ماه با سرعت نور اطراف زمین سفر کنید، زمانی که بازمی‌گشتید، می‌دیدید که ۴۰ سال در زمین گذشته است.

با وجود این‌که هنوز فناوری لازم برای سفر با سرعت نور در دسترس نیست، اما اگر بتوانید با سرعتی برابر با چرخش زمین حرکت کنید، می‌توانید زمان را متوقف کنید و دائماً در روشنایی یا تاریکی باقی بمانید. پرسش اصلی این است که چقدر سرعت لازم است تا به چنین هدفی دست یافت.

پرواز با سرعت چرخش زمین

برای این‌که یک روز را بی‌پایان کنید، باید با همان سرعتی پرواز کنید که نور خورشید سطح زمین را طی می‌کند؛ به این ترتیب، می‌توانید دائماً در روشنایی باشید. اگر سریع‌تر از چرخش زمین پرواز کنید، حتی می‌توانید یک روز را در مدتی کمتر از ۲۴ ساعت به‌پایان رسانید. از این رو ابتدا باید دانست این سرعت چقدر است.

زمین در استوا، محیطی برابر با ۴۰۰۷۵ کیلومتر دارد و یک چرخش کامل به دور خود را در ۲۴ ساعت انجام می‌دهد؛ به‌عبارتی، سرعت چرخش آن در استوا حدود ۱۶۶۹ کیلومتر در ساعت است که بالاتر از سرعت صوت (حدود ۱۲۲۴ کیلومتر در ساعت) است. پیشی گرفتن از این سرعت کاری آسان به نظر نمی‌رسد.

هواپیماهای مسافربری فعلی به‌هیچ‌وجه به این سرعت نزدیک نمی‌شوند. جت‌های مسافربری معمولی در حال پرواز سرعتی بین ۸۸۵ تا ۹۶۵ کیلومتر بر ساعت دارند که حتی نیمی از سرعت لازم برای هماهنگ شدن یا پیشی گرفتن از چرخش زمین نیست. برای دست‌یابی به چنین سرعتی، نیاز به هواپیماهای مافوق‌صوت داریم که تعداد انگشت‌شماری از آن‌ها می‌توانند به این سرعت برسند.

هواپیماهایی با سرعتی بیشتر از چرخش زمین

اولین هواپیمایی که توانست از سرعت چرخش زمین عبور کند، هواپیمای بریتانیایی فایری دلتا ۲ (Fairey Delta ۲) بود که در سال ۱۹۵۶ ساخته شد و به سرعت ۱۸۲۱ کیلومتر در ساعت دست یافت. با این حال، تنها دو فروند از این مدل ساخته شد و هیچ‌گاه استفاده گسترده‌ای نداشت. بعدها، با پیشرفت سریع در فناوری، سرعت سایر هواپیماهای مافوق صوت از دلتا ۲ پیشی گرفت.

سریع‌ترین هواپیمای تاریخی، لاکهید اس‌آر-۷۱ بلک‌برد (Lockheed SR-71 Blackbird) است که در دوران جنگ سرد ساخته شد. این هواپیما در یکی از پروازهای خود در سال ۱۹۷۶ توانست به رکورد سرسام‌آور ۳۵۲۹ کیلومتر بر ساعت دست یابد. با چنین سرعتی، اس‌آر-۷۱ می‌توانست بدون توقف در کمتر از ۱۲ ساعت کره زمین را دور بزند. اما چالش دیگر، ظرفیت محدود سوخت و هزینه‌های اقتصادی بود که در نهایت منجر به بازنشستگی این هواپیما در سال ۱۹۹۰ شد.

کنکورد؛ هواپیمای تجاری خارق‌العاده

در میان هواپیماهای مافوق صوت، کنکورد به‌عنوان تنها هواپیمای مسافربری تجاری این عرصه مطرح است. این هواپیما که تحت همکاری فرانسه و بریتانیا ساخته شد، در سال ۱۹۷۶ وارد خدمت شد و عمدتاً در پروازهای فراآتلانتیک میان اروپا و آمریکا استفاده می‌شد. کنکورد با سرعت ۲۱۶۴ کیلومتر بر ساعت، توانایی پیشی گرفتن از سرعت چرخش زمین را داشت.

یکی از رویدادهای جالب پرواز کنکورد، تعقیب سایه کسوف در سال ۱۹۷۳ بود. این هواپیما توانست سایه ماه را بر فراز آفریقا تا ۷۴ دقیقه دنبال کند؛ در حالی که افراد عادی تنها برای ۷ دقیقه قادر به دیدن کسوف بودند.

چالش‌های سفر سریع‌تر از زمان چرخش زمین

کنکورد هرچند سریع بود، اما محدودیت‌هایی باعث شد این هواپیما نتواند سفر بدون توقف به دور زمین انجام دهد. از جمله این محدودیت‌ها، مصرف بالای سوخت، هزینه‌های زیاد و تولید آلودگی‌های محیط‌زیستی بود. به همین دلیل، کنکورد در سال ۲۰۰۳ بازنشسته شد.

امروزه، با تلاش شرکت‌های متعدد برای احیای پروازهای مافوق صوت، احتمال دارد در آینده آسمان‌ها میزبان هواپیماهایی با سرعت‌های بی‌سابقه و دسترسی‌های جهانی باشند.