세 가지 다른 누구도 사용하지 않는 단위로 운영되는 산업
항공 항법은 거리로 해상 마일, 속도로 노트, 비행 수준 이하의 고도로 피트, 음속 근처 이상의 속도로 마하수를 사용합니다. 이들 중 어느 것도 SI 단위가 아니며, 변할 가능성도 거의 없습니다. 각각은 관성만이 아니라 특정하고 정당화 가능한 이유로 존속하며, 그 이유들은 서로 구분할 가치가 있습니다.
1929년: 해상 마일이 세계적으로 하나의 수치가 되다
1929년 이전에는 "해상 마일"이 여러 나라에서 약간 다른 거리를 의미했습니다. 영국의 해군 마일은 6,080피트(1,853.18 m), 미국의 해상 마일은 1,853.248 m이었고, 다른 해양국가들도 자신만의 값을 가지고 있었으며, 모두 위도 1분의 거리에 근사하지만 정확하게 일치하지는 않았습니다. 1929년 모나코에서 개최된 제1차 국제 특별 수로학 회의에서 국제 해상 마일을 정확히 1,852미터로 정했습니다. 채택은 동시가 아니라 점진적이었습니다. 미국은 1954년 7월 1일에 국제 기준값으로 전환했고, 영국은 1970년까지 해군 마일을 폐지하지 않았습니다. 오늘날 해상 마일은 SI 단위가 아니며 SI 팜플렛이 "국제단위계와 함께 사용"하는 것으로만 허용하지만, 항공과 해운이 운영하는 모든 곳에서 동일한 방식으로 정의됩니다.
왜 정확히 1,852 m인가 — 임의의 반올림 수치가 아닌 이유
해상 마일은 스테이트마일처럼 임의적이지 않습니다. 지구 표면의 자오선을 따라 1분의 호에 근사하도록 설정됩니다. 즉 위도 1도의 60분의 1입니다. 이것이 육지 마일이 가지지 않은 직접적이고 실용적인 이점을 제공합니다. 네비게이터가 해도의 자오선 축척을 따라 60해상 마일의 거리를 측정하면 정확히 위도 1도를 읽어낼 수 있으므로, 거리와 위치가 같은 축척을 공유합니다. 1도당 60해상 마일, 전체 자오선 원주까지 360도, 지구 극 원주 21,600해상 마일 × 1,852 m ≈ 40,003 km를 제공합니다. 이는 1790년대 미터를 원래 정의할 때 사용한 자오선 길이에 가깝지만 정확하지는 않습니다. 왜냐하면 지구는 완벽한 구형이 아니고 원래의 미터 정의는 약간 다른 자오선 호 측정을 사용했기 때문입니다. 해상 마일의 편리함은 소수점이 아니라 기하학적입니다. 네비게이터가 실제로 찾으려는 위도에 직접 연결됩니다.
노트: 기하학이 이미 내장된 속도
노트는 단순히 시간당 1해상 마일입니다. 1노트 = 정확히 1.852 km/h = 0.514444 m/s(순환소수) = 1.15078 mph (1,852 ÷ 1,609.344). 해상 마일이 위도 1분이므로, 1노트의 속도로 항진하는 선박이나 항공기는 1시간에 위도 1분을 커버합니다. 이는 속도 수치와 도·분으로 표시된 해도의 위치 변화 사이의 직접적이고 변환이 필요 없는 연결입니다. 이 연결이 이 단위의 전체 정당성입니다. 노트는 추측항법(위성 위치 결정 없이 속도, 침로 및 경과 시간에서 위치를 추정하는 것) 계산을 미터 기반 해도를 사용한 km/h보다 직접적으로 만듭니다.
마하: 속도가 아닌 비율
마하수는 km/h 또는 mph의 고정된 값이 아닙니다. 물체의 속도와 로컬 음속의 비이며, 공기의 음속은 고도나 기압이 아닌 온도에 따라 달라집니다.
a = √(γRT)
여기서 T는 절대 온도, γ는 공기의 비열 비율(≈1.4), R은 공기의 비 기체 상수입니다. 고도는 대기권을 통해 온도가 떨어지기 때문에만 중요합니다. 국제 표준 대기 조건(15°C, 288.15 K) 해수면에서 음속은 약 340.3 m/s(1,225 km/h, 761 mph)입니다. 대류권의 상단인 약 11 km 지점에서 ISA 온도가 −56.5°C(216.65 K)로 떨어지면, 약 295.1 m/s(1,062 km/h, 660 mph)로 떨어집니다. 순전히 온도 차이로 인해 대략 13% 느립니다. 실제 결과: 항공기가 일정한 지시 마하수를 유지하면서 상승할 때 일정한 참 공기 속도를 유지하지 않습니다. 왜냐하면 마하수가 측정되는 속도 자체가 떨어지기 때문입니다.
두 고도에서의 음속
| 고도 | ISA 온도 | 음속 | 마하 1 (km/h) |
|---|---|---|---|
| 해수면 | 15°C (288.15 K) | 340.3 m/s | 1,225 km/h |
| 대류권 상단(약 11,000 m) | −56.5°C (216.65 K) | 295.1 m/s | 1,062 km/h |
이것이 정기 항공사의 마하 계기와 공기속도 지시기가 고도에 따라 벌어지는 이유이며, "음속"이 명시된 온도에서만 단일 숫자인 이유입니다. 온도를 명시하지 않고 마하 1을 "1,225 km/h"로 인용하는 것은 더 높은 고도에서는 유지되지 않는 해수면 수치를 인용하는 것입니다.
거의 모든 곳에서 여전히 피트
전환 고도 위에서 항공기는 비행 수준에서 비행합니다. 이는 현지 해수면 대신 1013.25 hPa (29.92 inHg)의 표준 기압 기준값을 참조하는 고도이며, 비행 수준은 100피트 단위로 표시됩니다. FL350은 표준 기압으로 설정된 고도계가 35,000피트를 읽고 있다는 의미입니다. 이는 이 사이트가 무시하는 편의상의 반올림이 아닌 진정한 지속성입니다. 이 사이트의 이전 기사는 항공 고도를 피트로 표현하는 것을 그 외에는 미터법인 국가 내에서 지속된 제국 단위 중 하나로 언급하며, 이는 여전히 정확합니다. 그러나 이는 보편적이지 않습니다. 중국, 러시아, 몽골, 북한, 타지키스탄이 인정된 예외입니다. 특히 중국은 제어 공역 전역에서 국내 비행 수준을 미터 단위로 운영합니다(한 수준은 비행-수준 숫자가 아닌 "1200미터"로 공지될 수 있음). 러시아는 2010년대에 국제 RVSM 호환성을 위해 발을 향해 전환하기 전에 자신의 전환 수준 이하에서 십여 년 동안 미터 기반 고도를 사용했습니다. 다른 모든 ICAO 회원국과 모든 국제 항공 교통 관제 통신은 피트를 사용합니다. 항공의 고도 단위에 대한 세계적 기준이 존재합니다 - 미터일 뿐입니다.
세 단위, 세 가지 별도의 정당성
이들 단위 중 어느 것도 순전히 관성 때문에 존속하지 않습니다. 해상 마일은 위도에 직접 연결되기 때문에 존속합니다. 노트는 그 속성을 항법 계산에 상속하기 때문에 존속합니다. 비행 수준의 피트는 주로 인프라 - 해도, ATC 용어, 항공기 계기 - 가 전 세계적으로 압도적으로 피트 기반이고 변경이 모든 국가의 공역에 걸쳐 동시에 정확하게 조정되어야 하므로 존속합니다. 이는 안전상의 이점이 충분히 크지 않은 전환 비용입니다. 마하는 실제로 속도의 단위가 아니기 때문에 존속합니다. 항공기를 국부 음속 장벽에 상대적인 위치에 설명하는 비율이며, 고속 공기 역학에 대해 물리적으로 관련성이 있는 양이며, 다른 두 개처럼 역사의 산물이 아닙니다.