其他回答已經說了很多天空這麽大，不能隨便飛的原因~我們就講一個實際例子吧，可以體會一下自然條件的影響~
在這個例子中，飛機們都擠在大西洋上空的一條「空中走廊」中。
前方密恐預警！
圖上標的就是飛機穿越大西洋時必經的航線，密密麻麻的航線之所以會有這麽高的集中度，其實是因為高空中的「大風」。
這「大風」是為何喧囂？竟然能影響航線的選擇！
1. 天空中的「高速公路」，是Ta讓飛行更快
這要從氣象學家的發現說起。
日本氣象學家大石和三郎在天空中發現了一條「高速公路」，這條路能夠使飛機以更快的速度和更大的運量出行。
在1923年到1925年間，大石和三郎透過發射氣象氣球，跟蹤它們的位置和速度，對他所說的高空氣流進行了近1300次觀測，得到了新的發現。
在對高空氣流一系列的觀測實驗中，大石和三郎觀察到氣象氣球在到達約萬米高空處，會進入一個風速極快的區域。
氣象氣球在此區域內能夠以高達300公裏每小時的速度飛行，只需3天左右時間就能到達美國本土。
不幸的是，由於成果是用 世界語 （1887年發明創立的一種人造語言，旨在消除人類國際交往語言溝通障礙）發表的，他的發現並沒有被世界所註意，當時大多數人並不知道天空中「河流」（後來被稱為急流，jet stream）的存在。
而天空的「河流」被更多人熟知，是因為另一位日本氣象學家荒川秀俊。
日本在第二次世界大戰期間曾利用這些高空風發射了數千個綁著炸彈的氫氣球，企圖轟炸美國本土。按照計劃，氣球炸彈升空後，必須一直保持在10058米的高度。因為只有這個高度，才能借助東去的氣流。荒川秀俊設計了一種由高度計驅動的自動控制系統，用於丟棄壓載物或排放氫氣。當氣球高度低於10058米時，沙袋就會自動脫落，使氣球升高；當氣球高度高於10058米時，氣球氣囊的閥門便會自動排出氫氣，使高度下降。
1945年，其中一枚炸彈在俄勒岡州布萊市炸死了6人，包括5個孩子和一位牧師懷孕的妻子。當時其中一名受害者在不知情的情況下撿起了其中一枚爆炸物，引發了這場災難，也就是「布萊爆炸案」。
早在布萊爆炸案發生前的1931年，美軍也推測出急流可能存在。
當時飛行員威利·波斯特從加利福尼亞州伯班克飛往俄亥俄州克里夫蘭，飛機在3萬英尺高空飛行了2000多英裏，僅用了7個小時。而在較低的海拔地區，這種飛行通常需要12個多小時。
後續的布萊爆炸案讓美國更加確認天空中的「河流」是真實存在的，學者將這個現象命名為急流（jet stream）。
2. 急流（jet stream）是如何形成的？
現在我們知道了急流的存在，那麽它是如何形成的呢？
原因可能很復雜。我們知道大氣中的溫度差異能夠產生氣壓差，加上地球自轉，這些因素會迫使空氣繞著地球運動，空氣流動起來就形成了風。
而所謂的急流就是高度在8-12km之間，速度可以達到320km每小時的一條自西向東的強風帶。
長度可以有幾千公裏，寬度幾百公裏。急流沿著冷熱空氣的邊界流動，由於這些冷熱空氣邊界在冬季最為明顯，因此在北半球和南半球的冬季，急流都是最強的。
地球的自轉是急流產生的重要原因，我們可以看到地球自轉把這個環流分成了上圖所示的三個單元。
30°N/S和50°-60°N/S附近的區域是溫度變化最大的區域。兩個地點之間的溫差越大，風力也越大。
因此，30°N/S和50°-60°N/S附近的區域（即中緯度區域）也是高層風力最強的區域。
50°-60°N/S區域是極地急流所在地，而副熱帶急流位於30°N左右。急流高度變化為6.4到12.8公裏，最高速度可達442公裏/小時。
急流的實際出現不僅是地球自轉產生的，還是許多變量之間相互作用的結果，例如高低壓系統的位置、冷暖空氣和季節變化。
它們在地球上蜿蜒而行，在海拔/緯度上傾斜和上升，有時分裂形成漩渦，有時甚至完全消失，過段時間又出現在其他地方。
急流也會「跟隨太陽」高度而變化，在春天，隨著太陽高度的每天增加，急流的平均緯度向極地移動。
到了夏天，北半球的急流通常出現在美加邊境附近。隨著秋天的臨近，太陽的高度降低，急流的平均緯度向赤道移動。
3. 選擇「空中高速公路」是因為有急流加成！
急流在飛行旅程中航線選擇發揮的作用就很明顯了，影響飛機飛行的速度。
為了方便理解這個問題，我們先來了解兩個概念——空速和地速。
飛機在空中飛行，具有一個相對於大氣的移動速度，這一速度也被稱之為空速。對應的，飛機相對於地面的速度就是地速。
為了保證飛機在大氣層中平穩飛行，飛機需要保持穩定的空速。因此，此時的地速就相當於空速和風速的疊加。順風時飛機地速會更高，逆風時飛機地速會更低。
大西洋「空中高速」所在的中緯度急流中心，位於200hPa氣壓面的平流層中，這裏風向水平，飛機相對不顛簸，成為大部份民航飛機飛行所在的高度。
中緯度地區平流層常年刮著穩定的西風，前面提到，順風飛行地速高，在此區域的飛機順著西風方向從西往東飛，飛得更快，也能夠節省更多時間。
以紐約和倫敦為例，如果不考慮往返航線的差別，按照相同的距離8175km計算，順風飛行時間約為6.4小時，而返程則需7.5小時，相差1個多小時。
時間越短，燃料使用也越少。
按照波音777客機每小時耗油量2700加侖計算，順風飛行飛機可以節約5400加侖航油，每加侖按照1.89美元計算，則每趟航班可以節約5613美元，這確實不是一筆小數目。
不難發現，利用急流來進行長途飛行，省時省錢，又安全，有這樣的優勢加成，大西洋上的「空中高速」能成為必經之路也就不稀奇啦！
參考文獻：
[1] Why All Planes Take This Overcrowded Path Across the Atlantic Ocean.[EB/OL].(2021-1-19)[2021-2-23].https:// cheddar.com/media/chedd ar-explains-planes-jet-stream-atlantic-travel
[2] 發明第一種洲際武器竟是日本，炸彈漂洋過海卻被嘲史上最奇葩.[EB/OL](2018-6-10)[2021-2-22].http:// blog.sciencenet.cn/blog -2966991-1118346.html
[3] TheJet Stream.[EB/OL][2021-2-22] .https://www. weather.gov/jetstream/j et
[4] https://www. ncep.noaa.gov/
原文：黃宛寧
@黃金一代 （中國科學院空天資訊創新研究院）
王帆
（中國科學院空天資訊創新研究院）
釋出時編輯有改動~
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