Pourquoi les avions semblent-ils immobiles dans le ciel ?

L'impression qu'un avion est immobile dans le ciel apparaît lorsqu'on l'observe à haute altitude et sans repère proche. Un avion de ligne en croisière à 11 000 m (36 000 ft) parcourt environ 250 m par seconde, mais vu depuis le sol, à dix ou quinze kilomètres de distance oblique, ce déplacement équivaut à à peine un degré d'arc par seconde. L'œil humain juge la vitesse par le mouvement relatif par rapport à l'arrière-plan et aux objets proches ; dans un ciel uniforme, il n'y a rien à quoi le comparer, et l'avion semble flotter. La traînée de condensation, qui se dessine lentement derrière lui, renforce cette impression en rendant visible un sillage qui s'allonge à un rythme apparemment lent.

Un avion à voilure fixe ne génère de la portance que lorsque l'air circule sur ses ailes à une vitesse suffisante. En dessous de la vitesse de décrochage, qui pour un avion de ligne avec volets sortis se situe entre 200 et 250 km/h et qui, en croisière lisse, est bien plus élevée, le flux se décolle et la portance s'effondre. S'arrêter en l'air équivaudrait à tomber. Il existe un cas où un petit avion peut sembler réellement immobile : lorsqu'il vole contre un vent dont la vitesse égale la sienne. Un avion léger volant à 100 km/h avec un vent de face de 100 km/h avance à 100 km/h par rapport à l'air, ce qui compte pour la portance, mais sa vitesse par rapport au sol est nulle. C'est une situation rare, possible seulement avec des vents forts et des aéronefs lents.

Les aéronefs qui s'immobilisent dans les airs génèrent de la portance sans avancer. Les hélicoptères le font en faisant tourner le rotor, qui n'est rien d'autre qu'une aile en rotation continue. Les avions à décollage vertical, comme le Harrier ou le F-35B, dirigent le jet de leurs moteurs vers le bas. Les convertibles, comme le V-22 Osprey, inclinent leurs rotors. Les ballons et dirigeables flottent par poussée aérostatique, sans besoin d'aucune vitesse. Et les drones multirotors, aujourd'hui si courants, maintiennent leur position avec quatre hélices ou plus contrôlées électroniquement.

Si l'on observe un avion de ligne à côté d'un repère fixe, par exemple le bord d'un bâtiment ou un poteau, son avancée devient évidente en quelques secondes. Les applications de suivi du trafic aérien affichent la vitesse au sol de chaque vol, qui en croisière descend rarement sous 700 km/h sauf par forts vents de face.