Pourquoi les avions volent en arc : grand cercle, jet-stream et tracks de l’Atlantique Nord

Quand tu suis un long-courrier sur le radar de vols pour la première fois, tu t’étonnes : l’appareil de Francfort à Los Angeles ne traverse pas l’Atlantique en ligne droite, mais monte fortement vers le nord-ouest, au-dessus de l’Islande ou du Groenland puis du Canada. Sur la carte du monde, cela ressemble à un énorme détour. En réalité, l’arc est le chemin le plus court – et s’il est un peu différent chaque jour, c’est à cause du vent à dix kilomètres d’altitude et d’un système de routes au-dessus de l’Atlantique Nord qui est redessiné chaque jour. Tu apprends ici comment le grand cercle, le jet-stream et les tracks de l’Atlantique Nord se combinent et ce que cela change pour toi au grillage, à la place côté hublot et devant le radar de vols.

La réponse courte

Les avions ne font pas de détours, ils suivent à peu près la ligne la plus courte sur le globe. Cette ligne s’appelle le grand cercle. Comme toute carte du monde à plat déforme la sphère, le grand cercle y ressemble à un arc qui se bombe vers le pôle. Deux choses viennent ensuite infléchir encore la route réelle :

• Le vent : le jet-stream à l’altitude de croisière fait que la route la plus rapide en temps est souvent différente de la plus courte géométriquement.
• Les règles et l’espace aérien : au-dessus de l’Atlantique Nord existe un système de tracks quotidien, au-dessus des terres un réseau fixe de routes du contrôle aérien, et en plus des espaces aériens fermés et des exigences pour les jets biréacteurs.

Le grand cercle : une géométrie qui ressemble à un détour

La sphère contre la carte

Imagine un globe et tends un fil entre Francfort et Los Angeles. Le fil ne suit pas le 50e ou le 40e parallèle, mais monte très loin vers le nord. C’est exactement cela, le grand cercle : l’arc d’un cercle dont le plan passe par le centre de la Terre. L’équateur est un grand cercle, chaque méridien aussi – les parallèles éloignés de l’équateur, en revanche, non. C’est pourquoi suivre un parallèle n’est presque jamais le plus court.

Sur la célèbre carte de Mercator, que beaucoup de services cartographiques et de sites de radar de vols utilisent, les régions proches des pôles sont fortement étirées en largeur. Une ligne qui paraît droite sur cette carte est ce qu’on appelle une loxodromie : un chemin à cap compas constant. On peut la suivre commodément, mais elle est plus longue. Le vrai plus court chemin apparaît sur la même carte comme un arc. Ce n’est que sur des projections spéciales, les cartes gnomoniques, que le grand cercle est une ligne droite.

Quelle est l’ampleur de la différence ?

L’écart entre le grand cercle et la « ligne droite sur la carte » dépend de deux choses : jusqu’où le trajet s’étend dans le sens est-ouest et à quelle distance de l’équateur il se situe. Nous avons calculé le tableau suivant avec les coordonnées des aéroports sur une sphère au rayon terrestre moyen. Les valeurs sont arrondies et montrent la pure géométrie, pas des trajets réellement volés.

Liaison	Grand cercle	Cap constant (loxodromie)	Point le plus au nord du grand cercle
Francfort – Dubaï	environ 4 840 km	environ 4 900 km	environ 50° N (point de départ)
Francfort – New York JFK	environ 6 190 km	environ 6 500 km	environ 54° N
Londres Heathrow – Los Angeles	environ 8 760 km	environ 9 730 km	environ 62° N
Francfort – Los Angeles	environ 9 320 km	environ 10 560 km	environ 65° N
Munich – San Francisco	environ 9 440 km	environ 10 930 km	environ 68° N
Francfort – Tokyo Haneda	environ 9 360 km	environ 10 750 km	environ 67° N

Tu vois le schéma : vers Dubaï, donc surtout vers le sud-est, l’arc ne change presque rien. Vers la côte ouest des États-Unis ou le Japon, en revanche, le grand cercle économise bien plus de mille kilomètres – et monte pour cela jusqu’aux latitudes de l’Islande et du sud du Groenland. C’est pourquoi de nombreux vols d’Europe centrale vers la côte ouest de l’Amérique du Nord croisent le Groenland et le nord du Canada.

Le jet-stream : le vent arrière à dix kilomètres d’altitude

Ce qu’est le jet-stream

Le jet-stream est une bande étroite de vent d’ouest très fort dans la haute troposphère. Dans l’hémisphère nord, il y en a surtout deux : le jet-stream polaire, grosso modo entre 30 et 60 degrés nord, et le jet-stream subtropical, un peu plus haut, vers 30 degrés nord. Le jet polaire se situe à environ 9 kilomètres d’altitude – donc exactement là où les jets de ligne ont leur altitude de croisière. Pourquoi les avions de ligne volent si haut, l’article Pourquoi les avions volent à environ 10 000 mètres l’explique.

Dans le jet polaire, les vitesses de vent typiques sont d’environ 180 km/h, nettement plus certains jours ; les valeurs mesurées les plus élevées sont d’environ 400 km/h. La bande fait le plus souvent quelques centaines de kilomètres de large, mais seulement quelques kilomètres d’épaisseur, et elle serpente : tantôt elle va presque droit d’ouest en est, tantôt elle fait de larges ondulations vers le nord et le sud. Avec les saisons, elle se déplace aussi – vers le pôle en été, vers le sud en hiver.

Ce courant a été découvert par étapes. Le météorologue japonais Wasaburo Oishi l’a mis en évidence dans les années 1920 avec des ballons-sondes près du Fuji, mais il a publié en espéranto, si bien que son travail est resté presque inconnu hors du Japon. Le terme allemand « Strahlströmung » a été forgé par Heinrich Seilkopf en 1939. Les vents forts d’altitude sont devenus largement connus pendant la Seconde Guerre mondiale, quand les vols de bombardiers et de transport les rencontraient sans cesse.

Ce qu’il fait à la route

Pour les compagnies, le jet-stream, c’est de l’argent. Un gros-porteur vole à environ 900 km/h dans l’air à l’altitude de croisière. Avec 150 km/h de vent arrière en plus, il parcourt davantage de distance par heure au-dessus du sol – et consomme moins de carburant pour la même distance. C’est pourquoi :

• Vers l’est, la route est volontairement placée dans le jet-stream, même si elle est ainsi un peu plus longue que le grand cercle. Le gain de temps dû au vent arrière compense la distance supplémentaire.
• Vers l’ouest, la planification cherche à éviter le cœur du jet-stream – par exemple avec une route plus au nord ou plus au sud que le grand cercle.

C’est la raison pour laquelle un même vol trace souvent des lignes visiblement différentes à l’aller et au retour sur le radar de vols, et pourquoi la durée de vol vers l’ouest est nettement plus longue. Dans les situations où le jet est particulièrement fort, les sites de radar de vols affichent pour les jets qui volent vers l’est des vitesses sol bien supérieures à 1 000 km/h – non pas parce que l’avion vole plus vite, mais parce que l’air dans lequel il vole se déplace avec lui. Ce que les valeurs signifient exactement sur la carte, tu le trouveras dans Symboles, couleurs et champs de données des cartes de radar de vols.

Revers de la médaille : en bordure du jet-stream, des turbulences en air clair apparaissent souvent, qu’on ne voit pas et qu’on ne détecte pas sur le radar météo. Cela aussi entre dans la planification de la route. Le rôle des dispatchers, qui calculent chaque route en tenant compte de la météo, de la masse et du carburant, est expliqué dans l’article sur les dispatchers.

Les tracks de l’Atlantique Nord : des autoroutes reconstruites chaque jour

Pourquoi ils existent

Au-dessus de l’Atlantique ouvert, il n’y a longtemps eu aucun radar. Le contrôle aérien ne connaissait les positions que par les messages des équipages et devait donc espacer largement les avions. Comme, en même temps, une grande partie du trafic entre l’Europe et l’Amérique du Nord circule aux mêmes heures, le Organized Track System est né : une série de routes parallèles, redéfinies chaque jour pour s’adapter aux conditions de vent du moment.

Deux centres de contrôle sont surtout responsables. Shanwick – le nom associe Shannon et Prestwick – est exploité par le contrôle aérien britannique NATS au Prestwick Centre en Écosse, les communications radio sur ondes courtes passent par une station à Ballygirreen, près de Shannon en Irlande. De l’autre côté se trouve Gander à Terre-Neuve, exploité par Nav Canada. Au nord, la zone de contrôle de Reykjavik est voisine, au sud celle de Santa Maria aux Açores.

Comment fonctionnent les tracks

• Nouveaux chaque jour : les tracks sont fixés chaque jour en concertation avec les compagnies et les organismes de contrôle voisins et publiés par NOTAM.
• Deux sens : les tracks vers l’ouest s’appliquent au 30e degré de longitude ouest environ de 11 h 30 à 19 h UTC, ceux vers l’est environ de 1 h à 8 h UTC. Le trafic vers l’Amérique du Nord circule donc le jour, celui vers l’Europe la nuit.
• Des lettres plutôt que des numéros : les tracks vers l’ouest s’appellent A, B, C et ainsi de suite, A étant le plus au nord. Les tracks vers l’est comptent à rebours à partir de Z, Z étant le plus au sud.
• Alignés sur le vent : les tracks vers l’est suivent le vent arrière le plus fort, ceux vers l’ouest évitent le vent de face. Si le jet-stream est très au sud, les tracks vers l’ouest peuvent s’écarter loin vers le nord, en direction de l’Islande et du Groenland.

Ce rythme explique d’ailleurs aussi pourquoi les long-courriers d’Amérique du Nord atterrissent en Europe surtout le matin, et pourquoi les vols en sens inverse décollent entre la fin de matinée et l’après-midi. Comment en tirer parti pour ta journée de spotting, tu le trouveras dans l’article Quand les long-courriers atterrissent et décollent en Europe.

Ce qui a changé

Le système est devenu plus souple. En 2015, l’espacement latéral minimal entre les tracks a été réduit de moitié, de 60 à 30 milles nautiques. Depuis 2017, les vols dans l’espace aérien de l’Atlantique Nord peuvent planifier n’importe quel niveau de vol, pas seulement les niveaux standard. En 2019 s’est ajouté l’ADS-B par satellite : des récepteurs sur des satellites captent les messages de position des avions même au milieu de l’océan. D’après NATS, l’espacement longitudinal requis est ainsi passé d’environ 40 à 14 milles nautiques, et davantage de vols peuvent choisir leur route la plus économe. En 2021, le système de tracks a été réduit, et certains jours il n’y a même eu aucun track. L’utilisation des tracks n’est plus obligatoire – beaucoup de vols planifient désormais des routes libres, mais le contrôle aérien peut attribuer un track.

Comment fonctionnent les récepteurs satellites et pourquoi les sites de radar de vols en profitent aussi, tu le lis dans l’article ADS-B depuis l’espace.

D’autres raisons de coudes dans la route

Le grand cercle et le vent expliquent les grands arcs. Les coins et détours plus petits ont d’autres causes :

• Le réseau de routes au-dessus des terres : au-dessus de l’Europe, les jets volent le long d’un réseau de points de cheminement et de voies aériennes. Après le décollage et avant l’atterrissage, ils suivent des routes de départ et d’arrivée définies – plus de détails dans SID et STAR.
• Les espaces aériens fermés : depuis 2022 – en octobre 2026 –, l’espace aérien russe est fermé aux compagnies de l’UE, du Royaume-Uni et des États-Unis. Les vols entre l’Europe et l’Asie de l’Est contournent depuis par le sud au-dessus de l’Asie centrale ou utilisent à nouveau des routes polaires au-dessus du Groenland, du Canada et de l’Alaska – avec des durées de vol parfois nettement plus longues. Pour des compagnies comme Finnair, dont le réseau était conçu pour le chemin court via la Sibérie, ce fut une coupure profonde.
• L’ETOPS : les jets biréacteurs ne peuvent s’éloigner des aéroports de dégagement adaptés que dans la limite permise par leur certification. Au-dessus des océans et des régions polaires, cela peut influencer la route. Ce qui se cache derrière la règle est expliqué dans L’ETOPS expliqué.
• La météo : cellules orageuses, cendres volcaniques ou fortes turbulences obligent à des déroutements qui apparaissent comme des zigzags sur le radar de vols.
• Les circuits d’attente avant l’atterrissage : les ovales devant les grands aéroports n’ont rien à voir avec la route long-courrier, mais avec la capacité à destination – voir Les circuits d’attente expliqués.

Les routes polaires : le grand cercle dans sa forme la plus extrême

L’histoire des routes polaires montre à quel point la géométrie peut raccourcir les trajets. SAS a ouvert en 1954, première compagnie au monde, une liaison régulière via l’Arctique, encore avec des avions à hélices de type DC-6B entre Los Angeles et Copenhague, avec des escales au Groenland et au Canada. Pendant la guerre froide, de nombreux vols de l’Europe vers le Japon passaient par Anchorage en Alaska, parce que l’espace aérien soviétique était fermé. Finnair a volé dès 1983, première compagnie, sans escale au-dessus du pôle entre Helsinki et Tokyo.

Après la fin de l’Union soviétique, la route via la Sibérie est devenue la norme pour les compagnies occidentales. Depuis 2022, de nombreux vols Europe-Asie doivent de nouveau faire des détours – une partie passe par le Groenland et l’Alaska et donc à nouveau près du pôle. Tu en apprendras davantage sur les plus longues liaisons sans escale du monde et sur la façon dont elles sont planifiées dans Les vols ultra-long-courriers.

Ce que les arcs signifient pour toi, spotteur

Au sol : survols et approches

Les grands cercles de l’Europe vers l’Amérique du Nord passent par les îles Britanniques, l’Islande et l’Atlantique ; les routes vers l’Asie et le Golfe passent par l’Europe de l’Est et du Sud-Est. C’est pourquoi, à certaines heures, tu vois au-dessus de l’Europe centrale des chaînes entières de traînées de condensation dans une direction semblable. Comment ces traînées se forment et pourquoi elles restent parfois longtemps ou disparaissent aussitôt, tu le trouveras dans Les traînées de condensation. Si tu veux photographier les survols à l’altitude de croisière, le guide Photographier les avions à l’altitude de croisière t’aide.

Pour l’aéroport lui-même, la route est surtout une question de temps : un fort vent arrière au-dessus de l’Atlantique amène volontiers la vague du matin à Francfort et dans d’autres hubs plus tôt que prévu. Des gros-porteurs comme l’Airbus A350-900 ou le Boeing 787-9 apparaissent alors parfois bien avant l’heure prévue en finale.

À la place côté hublot : choisir le bon côté

Si tu voles toi-même vers l’Amérique du Nord, un coup d’œil à la route vaut la peine. Sur un track nord vers l’ouest, tu vois par temps clair la calotte glaciaire du Groenland ou la côte de l’Islande. Comment Keflavik joue pour de nombreuses liaisons transatlantiques le rôle de point de correspondance, la page de l’aéroport le montre. Quel côté choisir pour des photos par le hublot dépend de la route et de la position du soleil – des conseils dans l’article Choisir la meilleure place côté hublot pour les photos.

Devant le radar de vols : lire les routes

Idées reçues fréquentes

• « La compagnie fait un détour pour économiser des redevances. » Les redevances de survol et les structures d’espace aérien jouent un rôle dans la planification, mais les grands arcs au-dessus du grand Nord s’expliquent simplement par la forme sphérique de la Terre.
• « La vitesse sol montre à quelle vitesse l’avion vole. » Elle montre à quelle vitesse il se déplace au-dessus du sol. La vitesse dans l’air reste semblable avec vent arrière ou vent de face.
• « Chaque jour la même route. » Surtout au-dessus de l’Atlantique, la route se décale avec les conditions de vent parfois de centaines de kilomètres.
• « Les routes polaires passent directement au-dessus du pôle Nord. » Le plus souvent, elles ne font qu’effleurer l’Arctique. Le grand cercle ne passe directement au-dessus du pôle que pour peu de liaisons, par exemple entre l’Amérique du Nord et certaines parties de l’Asie.

Conclusion

Les arcs sur la carte du monde ne sont pas un détour, mais la ligne la plus courte sur une sphère. Le grand cercle donne la forme de base, le jet-stream la tord selon le sens et le jour, et au-dessus de l’Atlantique Nord, les tracks redéfinis chaque jour traduisent les deux en un système ordonné. Espaces aériens fermés, règles ETOPS et réseau de routes au-dessus des terres font le reste. Celui qui a compris cela lit le radar de vols d’un autre œil – et sait pourquoi les heavies arrivent parfois le matin plus tôt que prévu.