Что будет если вертолёт зависнет в воздухе на 12 часов?

Один из читателей нашего канала в комментариях под одной из предыдущих статей задал следующий вопрос:

Что же, давайте разбираться что будет происходить с вертолётом. Для простоты будем считать, что пилот поднимает вертолёт на высоту 1000 метров и не предпринимает никаких манёвров, только поддерживает заданную высоту в 1000 метров над поверхностью. Так же будем считать, что топлива вертолёту хватит на все 12 часов. Ну и наконец для простоты мы не будем принимать во внимание ветер и другие погодные эффекты.

Что же произойдёт? Вертолёт останется над той же точкой поверхности Земли или же эта точка «уедет» из под него из-за вращения Земли?

Воздух также вращается вокруг Земли. Если бы он не вращался, то мы бы были свидетелями непрекращающегося ураганного ветра. Скорость воздуха относительно центра Земли поблизости от поверхности равна скорости поверхности. С повышением высоты скорость воздуха повышается так, что угловая скорость верхних слоёв примерно равна угловой скорости нижних слоёв. Причины того почему так происходит выходят за рамки этой статьи, замечу только, что они напрямую следуют из вязкости воздуха и условия отсутствия скольжения.

В момент старта вертолёт будет иметь такую же горизонтальную скорость относительно центра Земли, как и точка поверхности из которой он стартует. По мере набора высоты вертолёт будет входить в слои воздуха горизонтальная скорость которых больше, чем у него, поэтому вертолёт немного «снесёт» в направлении противоположном вращению Земли. На сколько именно отдалится вертолёт от точки взлёта зависит от множества факторов, главным образом от массы вертолёта, географической широты, а также скорости набора высоты. В большинстве случаев это будет всего несколько метров.

Когда вертолёт достигнет наивысшей точки, в которой будет поддерживать высоту, его горизонтальная скорость сравняется со скоростью воздуха вокруг него и его перестанет «сносить». Примерно так же как летающую муху в движущемся автобусе не относит к задней стенке автобуса.

В течение 12 часов вертолёт провисит практически неподвижно. Впрочем на него будет действовать горизонтальная составляющая силы Кориолиса, которая будет вызывать легкий дрейф в сторону экватора. При этом если действие происходит уже на экваторе то этого эффекта не будет.

При снижении вертолёт наоборот немного протянет вперёд по направлению вращения Земли из-за того, что по мере снижения он будет входить в слои воздуха имеющие более низкую горизонтальную скорость. Без расчётов сложно сказать насколько это компенсирует «снос» при наборе высоты.

Если действие будет происходить в наших широтах, то вертолёт после 12 часов в воздухе приземлится на расстоянии не более 50 метров от места взлёта.

Совершенно точно точка откуда он стартовал не «уедет» из под него вместе с вращением Земли. Вертолёт всё время будет находиться в воздухе, который вращается вокруг Земли с той же угловой скоростью, что и поверхность внизу и как следствие также вращаться вокруг Земли.