Provavelmente, o endereço IP pertence ao aeroporto (do qual seu acesso à Internet está chegando, já que não há sinal de celular na altitude do avião) ou a uma torre próxima (que também pode estar instalada no aeroporto), e a conexão à Internet é apenas retransmitido para a aeronave.
Pesquisando ao redor, descobri o seguinte: Como o Wi-Fi funciona em aviões? , que descreve algo semelhante:
Redes celulares terrestres Em um sistema terrestre, uma antena localizada na parte inferior do avião transmite e recebe sinais de e para torres terrestres e funciona de maneira semelhante às redes de telefonia móvel. A antena do avião transmite sinais para a torre mais próxima, que por sua vez retransmite os sinais para uma estação terrestre. A estação terrestre recupera os dados necessários, que a torre de celular transmite para o avião. À medida que os fornecedores erguem mais torres, a área coberta pela rede se expande. Para uma expansão mais rápida, as torres de celular existentes podem ser equipadas com o equipamento necessário. Devido aos regulamentos da FCC, a rede não está disponível abaixo de 10.000 pés, pois a licença é apenas para uso aeronáutico.
E da descrição do serviço da US Airways :
O Gogo possui uma rede de torres celulares nos EUA continentais que permitem a transmissão de conectividade de banda larga à Internet para aeronaves equipadas com o Gogo. Três pequenas antenas instaladas na parte externa da aeronave (duas antenas ATG embaixo da aeronave e uma antena GPS na parte superior da aeronave) recebem o sinal e o enviam para o sistema Gogo a bordo da aeronave. O sistema Gogo transmite um sinal Wi-Fi dentro da cabine para uso dos passageiros.
Além disso, eu assumiria que esses serviços usam algum tipo de cache, que também pode ser instalado em um servidor em Atlanta (casa da Delta, como observado em um comentário).