飛機飛在平流層? 不要再相信沒有根據的傳說了!

先說結論,飛機飛行的高度(巡航高度),是以耗油程度來決定的,和空氣密度有關,和對流層或平流層無關。

以下資料摘錄自「飛機的構造與飛行原理 (圖解版)」一書。

對流層的高度平均約為12公里,飛機(一般長程航線的民航機)飛行的高度約在10.5-10.7公里左右。也就是說,飛機飛行的高度大致是在對流層的範圍內!

對流層與對流層頂(troposphere為對流層,tropopause為對流層頂)
對流層與對流層頂(troposphere為對流層,tropopause為對流層頂)
資料來源:The COMET program

在大氣的垂直分層中,對流層頂的高度會隨著季節及緯度而有所改變。相對來說,夏季時的對流層頂高度要比冬季時來得高,低緯度地區的對流層頂要比高緯度地區的對流層頂來得高。

對流層頂的高度(縱座標)隨緯度(橫座標)的變化
對流層頂的高度(縱座標)隨緯度(橫座標)的變化
資料來源:引用網頁(原始出處待查)

但是在我查詢資料的過程中發現,對流層Troposphere和平流層Stratosphere之間是以對流層頂Tropopause為界。對流層內溫度隨高度遞減;在到了對流層頂時,溫度隨高度維持不變;及至平流層時,溫度隨高度降低。但對流層頂並非單一界線,而是具有厚度的區域,因此對流層頂的厚度究竟是:(1)完全算在對流層的厚度、(2)部分算在對流層,部分算在平流層、(3)完全算在平流層範圍內、還是(4)乾脆就獨立於對流層跟平流層之外呢?

這個問題已經獲得解決,請參閱「對流層(對流層頂)高度隨緯度的分佈」。

例如下圖中,明明對流層以上平流層以下,溫度未隨高度改變的範圍很厚,圖中卻只標示其中一小段稱為對流層頂。究竟對流層頂的定義,以及歸屬何在,實在有點令人困惑。

大氣的垂直分層(troposphere為對流層,tropopause為對流層頂)
大氣的垂直分層(troposphere為對流層,tropopause為對流層頂)
資料來源:National Weather Service, NOAA

14 thoughts on “飛機飛在平流層? 不要再相信沒有根據的傳說了!

    1. 這是一篇老文章了,當時教科書還是把飛機畫在平流層。現在新版的教科書都已經把飛機畫在對流層了,如果你還堅持要飛在平流層,我也管不了你。
      下圖是泰宇版高中地科的課本頁面:

  1. 我拜讀–>[August]作者 所言:[而在高緯度地區只有7-8 km的(Stratosphere)。厚2公里的(行星邊界層)。]在臺灣要入(同溫層)需15公里600米—>凡是液態者容易沸騰—>而在地的(Stratosphere) 有幾公里呢?(行星邊界層)也是厚2公里嗎…?。

  2. 在做規劃的時候會看 tropopause 在什麼地方,然後過程中會提出要求配合負載跟性能平和去提高高度,每個地方的 pause 高度都不同,所以飛機是不是 ”都” 飛在平流 答案應該是不是 ,但是除了極圈航線以外的有沒有機會上到平流層,答案是有機會,可以參考 noaa 的 awc網站,看 high altitude pressure chart

    至於巡航高度,其實也沒什麼一般來說,主要是看負載跟引擎的最佳高度是什麼,沿路修正,不過長途航線大約落在 30000ft 以上到 41000ft 左右,私人噴射機有機會更高不過也就是差不多到 50000ft 一下,主要是性能跟增壓問題

  3. 平流層(英語:Stratosphere),亦稱同溫層,位於對流層的上方和中間層的下方。

    而單以下方的對流層而言,其上界就不是固定高度的。而是隨地球緯度、季節的不同發生變化。就緯度而言,對流層上界在低緯度地區平均為16-18 km,在中緯度的地區則為9-12 km,而在高緯度地區只有7-8 km。在高緯度的地區,因為地表的摩擦力會影響氣流,形成了一個平均厚2公里的行星邊界層。
    所以平流層其下界在中緯度地區,約位於距離地表10km處,在極地則約在8km左右。因此對流層的平均高度並不是12公里。

    目前大型客機大多飛行於此層,以增加飛行的穩定度。原因有:
    1. 能見度高:地球大氣的平流層水氣、懸浮固體顆粒、雜質等極少,天氣比較晴朗,光線比較好,能見度很高,便於高空飛行。
    2. 受力穩定:平流層的大氣上暖下涼,大氣不對流,以平流運動為主,飛機在其中受力比較穩定,便于飛行員操縱架駛,並可節省燃油消耗。
    3. 噪聲污染小:平流層距地面較高,飛機絕大部分時間在其中飛行,對地面的噪音污染相對較小。
    4. 安全係數高:飛鳥飛行的高度一般達不到平流層,飛機在平流層中飛行就比較安全。在起飛和著陸時,要設法驅趕開飛鳥才更為安全。

    1. 請問你說「平流層其下界在中緯度地區,約位於距離地表10km處」的資料來源為何?根據本文中「對流層頂的高度(縱座標)隨緯度(橫座標)的變化」一圖,要到緯度60度,平流層的高度才會低於10公里,和你說的(中緯度地區)明顯不同,所以想請問你的資料來源?

  4. 我上次去日本有將飛機上小螢幕顯示的高度拍起來 為12405m 應該是平流層底了吧!不知大家有沒有紀錄過?(在康熹的ch3 ppt裡有此照片)

  5. 板主您好~
    想問一下耶…
    我上網查了一下…有人說
    客機飛行的高度,一般渦輪螺旋槳飛機飛行高度在 一萬至二萬英尺
    噴射客機的飛行高度約在二萬至四萬英尺左右
    超音速飛機高度在五萬英尺左右。
    巡航在三萬英尺是噴射機最適宜的高度。
    那麼~~就有上去平流層啦??不是嗎??

    1. 對流層的高度平均約為12公里,1英尺=0.3公尺
      根據你所提到:
      「一般渦輪螺旋槳飛機飛行高度在 一萬至二萬英尺」 約為3到6公里
      「噴射客機的飛行高度約在二萬至四萬英尺」 約為6到12公里
      「超音速飛機高度在五萬英尺」 約為15公里
      「巡航在三萬英尺是噴射機最適宜的高度」 約為9公里
      除了「超音速飛機」之外,沒有看見哪一架飛機飛到平流層啊?是換算高度的錯誤嗎?
      其實一般國際線的民航客機,最常見的飛行高度應該是在三萬五千英尺,換算高度約為10.5公里,也就是我文章的第一句話…

      By the way,謝謝你提供的資料,請問資料來源是?

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