飞机为什么会颠簸？

于鹏翔

惊魂一刻

2023年7月10日，在上海虹桥机场，飞往北京的CA1524航班的200多名乘客正在有序登机。虽然此时窗外阴云密布，但是大家心情愉悦——因为当天天气不佳，很多航班晚点甚至取消了，而这个航班可以顺利登机，也算是一种幸运。上海到北京的飞行时间并不长，飞机很快准备降落了，有的乘客刚睁开惺忪的双眼，正望向外面晴朗的天空，有的乘客正起身准备去趟卫生间，乘务员们在有条不紊地进行着客舱安全检查，一切如同往日。但所有人都无法想象，这看似平静的天空，却已在酝酿一场危险。

颠簸是突然发生的。毫无预兆，飞机猛地开始剧烈上下震动，过道上的人一下子就跌倒在地板上，人们惊呼起来。空乘人员让大家赶快坐好并系好安全带。幸好，这次颠簸没有持续太久，飞机很快就恢复了平稳，大家惊魂未定。此时，一位女士刚从卫生间里出来，慌忙地想找东西扶一下，一名乘务员也正要上前搀扶，但飞机忽然下坠，这两个人一下子就被甩到了天花板上，之后又摔到了地上。这次颠簸更加剧烈，几秒钟过后，地面已经是狼藉一片：水瓶、纸张、小枕头散落满地，天花板上出口的标识也被撞坏。有乘客回忆道，第二次颠簸时有强烈的失重感，就像是坐过山车一样，有的人从座椅上“悬”了起来，瞬间离开了座位。还有乘客说，第一次颠簸时人和身边的东西都向上飞了起来，那時飞机正在穿越一朵巨大的白云，没多久后第二次颠簸就发生了。两次颠簸过后，飞机恢复稳定，最终在正常的飞行时间里安全降落在首都机场。

那这两次颠簸的原因是什么呢？事后，航空公司的通告是这样表述的：“航班在飞行过程中突遇晴空颠簸，机组和乘务组按程序处置，全力维护旅客安全，在此过程中，一名旅客和一名乘务员受伤。”这么看来，这个“晴空颠簸”就是造成这次事故的罪魁祸首了。什么是晴空颠簸呢？所谓晴空，就是看不到云、雨、雪等天气的变化；而颠簸，顾名思义，就是指物体上下震荡。

为什么会有晴空颠簸？

那这飞机飞得好好的，怎么就会在好天气里突然发生颠簸呢？

在揭开谜底之前，我们要先知道飞机是如何飞行的：比空气要重得多的飞机之所以能够飞起来，关键就是通过机翼快速划过空气，让空气在机翼的上下产生不同的气压差，当机翼下方的气压大于机翼上方的气压时，空气就会在机翼的下方产生一个向上的力，这就是升力，飞机就被升力托举起来了。这种气体（或液体）快速流过物体表面产生压力差的原理叫作伯努利原理。当然，这是飞机能够飞上天的简单解释，要想完整解释升力的产生，同学们需要学习更多的空气动力学知识。

即使人类掌握了先进的科技，要想让飞机安全稳定地飞行，也需要空气本身的配合，而风就是空气对飞行的影响因素。风向的不同，对飞机造成的影响是不同的：逆风飞行时，机翼与空气的相对速度更大，会让飞机获得更大的升力；相应地，顺风飞行时，机翼与空气的相对速度更小，升力就会减小。但除了逆风和顺风之外，空气也会向其他方向运动，比如左右吹的侧风会让飞机像风筝一样突然被吹偏，而向上向下的空气对流运动就会让飞机直接产生上下的颠簸。另外，突然改变的风力也会影响飞机的升力，比如突然增加的顺风会让飞机立刻减少升力，也就会让飞机猛地下降一大截。

既然空气的运动对飞机的影响这么大，我们能不能找到一个比较稳定的大气高度让飞机可以平稳飞行呢？我们需要再了解一下飞机飞行的环境——大气。

在我们的头顶上，有着上千千米厚的大气层，这里是空气的海洋。就像不同深度的海洋有不同的性质，天空中不同高度的空气成分和性质也不相同。

距离我们最近的，是我们生活在其中的对流层，大约有12千米厚。这里的空气会从地面获得热量，于是对流层呈现出下热上冷的温度差异。但是冷空气会下沉，热空气会上升，从而产生上下的对流运动。因此，对流层大气是整个大气层中最活跃的地方。而且对流层中集中了75%的大气质量和90%的水，各种空气成分都聚集在这层中，我们日常见到的风、云、雨、雪等各种天气现象，大多都出现在这层。

在对流层之上的是平流层。这里的空气温度与对流层相反：上层热，下层冷。这样的热量分布不易产生空气的上下对流运动，而且因为这里的空气含量很少，所以没有产生过多天气变化的条件。这也让平流层成为大气层中比较稳定的地方。

就像是鱼儿在水中游动需要合适的水流及温度，飞机的稳定飞行也需要合适的大气环境。那么，对流层和平流层这两个截然不同的大气层位置，哪个更适于飞机飞行呢？

答案可能和你想的不太一样，大部分民航客机巡航既不完全在对流层，也不完全在平流层，而是在它们之间的位置：海拔7000～13000米的高度。这个位置既有一定的大气稳定性，就算产生危险也能留给飞机很大的调整空间，同时可以避免更高位置可能产生的危险和飞机的高油耗。但是这个位置也不是完美无缺的，如同平静的水面下暗藏乱流，我们的大气中也有一些我们看不到但是影响巨大的运动——急流。

太阳无时无刻不在给予地球热量。但是因为地球是一个球体，所以不同纬度地区获得的热量是不同的，比如赤道很热、极地很冷，这种冷热的差异造成了大气会因为冷热不均而产生运动，而地球的自转让这种运动变得更加复杂。这些复杂运动的结果之一就是一些地方的高空形成了急流。这些急流呈带状，宽度从几十到几百千米不等，位置从低纬度到中高纬度都存在。既然叫急流，这里空气的运动速度自然很快，时速从几十到300千米不等。而这些急流带的高度一般都在7000米以上。细心的同学可能已经发现了，这个高度不正是飞机巡航的高度吗？

虽然今天的航空业已经比较熟悉急流带的性质，让飞行变得安全了不少，但急流带还是会隐藏一些危险。这里高速运动的空气偶尔会产生各个方向的剧烈气流变化， 我们管这种气流叫作大气湍流。这些湍流区域长约150～500千米，宽约80～160千米，高度范围约1500米，从形成到消失短则半小时，长则一天。正因为湍流很多时候是突然出现，所以很难预测。而且在急流存在的高度，水汽比较少，干洁的空气不容易形成云、雨等可以看见的天气现象。湍流形成之后不仅我们肉眼难以看到，就连飞机的雷达也会因为空气水汽等可反射目标较少而难以探测到，因此难免会发生这种窗外晴空万里，实则气流汹涌翻滚的晴空湍流。

飞机穿过这些区域的时候，会遭遇强烈的上升或下降的气流，很可能影响飞机升力而导致剧烈颤抖，也就是遭遇晴空颠簸。当这种颠簸非常严重的时候，驾驶员会由自动驾驶切换到手动驾驶，让飞机采用“随波逐流”的飞行姿态来减少机体所承受的载荷，降低危险，同时通过快速下降或者快速上升而飞离湍流区。但是这种驾驶方式就会给乘客带来坐过山车一般的惊险体验。比如2015年，一架由上海飞往莫斯科的航班在11千米的高度遇到晴空颠簸，短时间内下降了4千米，幸好无人伤亡。当然，这种严重的晴空颠簸是比较少见的，据统计，大气层中只有约0.1%的严重湍流会出现在飞机的飞行高度，但是中度和轻度颠簸还是比较常见的。后两种颠簸一般都在几米的范围内产生，只要处理得当，并不会严重影响飞行安全。前面提到的CA1524航班遇到的算是中度以上的晴空颠簸，两位受伤人员也是因为正巧没在座位上才受了伤。

颠簸并不罕见

其实除了急流产生的晴空湍流，还有很多其他情况会引起飞机的颠簸，比如一些高大山脉会影响空气的流动，尤其是当急流带与山地影响下的风相遇的时候，这种乱流也会出现。当大气中出现了明显的天气变化，比如巨大的积雨云、雷暴等天气现象时，山峰周边的空气也容易出现湍流，这时候即使飞机没有穿越这些云雨区域，在其周边飞行也会受到气流影响。但是这些气流变化一般都比较明显，飞机雷达是可以探测到的，因此我们可以尽量避免。

比较危险的颠簸并不是发生在高空，反而是在靠近地面的地方。靠近地面的空气受地面热量影响大，容易产生空气的强烈对流现象，从而引起飞机颠簸。更危险的是风切变。

当气团相遇，雷暴、冷锋或者暖锋过境，甚至是地形变化、海陆变化等情况，都有可能造成风向、风力的突变，这种现象就叫作风切变。风切变会让飞机的升力突然降低，甚至直接把飞机压向地面。如果是距地面600米以下的低空风切变，对飞机的威胁就更大，因为此时飞机一般都处在起飞或者降落的时候，很可能会由于没有足够的空间修正动作而发生危险。为了应对此问题，机场都有非常完备的气象观测和预警系统，通过观察机场周边大气的细节变化，预测和观察风切变产生的位置和時间，尽量避免风切变对飞行安全造成影响。与此同时，飞机起飞后也会通过迅速爬升而远离低空，下降的时候，会通过机场指示避免遇到不稳定气流。

遇到颠簸怎么办？

飞行中的颠簸并不罕见，且专家们预测，由于全球气候的改变，未来飞机遭遇颠簸的可能性还会增加。那我们还能坐飞机吗？答案是肯定的。坐飞机遭遇颠簸就像我们坐汽车会遭遇颠簸一样，不可能完全避免，只要我们注意一些细节，它就不会对我们造成危害。那我们在乘坐飞机时应该注意什么，才能进一步减少危害呢？

首先，在飞机上放置行李时，你要注意把它在行李舱内放稳、放好，尤其是大件行李。其次，在飞行过程中，最重要的就是听从机组人员的指挥。飞机在起降的时候都会有人提示乘客扣紧安全带、收起小桌板，就是因为这时候是飞机最容易发生颠簸的时候。飞机在平飞的时候，你也要注意收听广播，有时机上广播会提醒乘客卫生间停用，请及时就座并系好安全带，这是因为飞机接下来很可能会发生颠簸。最后，一旦颠簸发生，也不用过度惊慌，毕竟现代飞机的机身强度和飞行员的飞行技术都是有保证的，你只需要坐好、系好安全带就可以了。如果你刚好正在走动中，就坐在最近的空座位上、系好安全带，或者蹲下，扶住一个固定的物体，比如座椅扶手的下部，等颠簸过后再立刻回到座位。

从莱特兄弟实现用动力可控的飞行器飞行，到今天全球有上万架飞机在几万条航线上飞行，飞机已经成了我们生产、生活中不可或缺的交通工具。伴随着一次次的空中危机，专家们通过分析危机原因，不断地改进飞机性能、提高驾驶水平，也在不断地加深对自然的认识。而作为乘客的我们，要做的就是听从机组人员的指挥，享受每一段空中旅程。