Probablemente la dirección IP pertenece al aeropuerto (del que proviene su acceso a Internet, ya que no hay señal de celular a la altitud del avión) o a una torre cercana (que bien podría instalarse en el aeropuerto), y la conexión a Internet es simplemente transmitido a la aeronave.
Al buscar un poco, encontré esto: ¿Cómo funciona el Wi-Fi en los aviones? , que describe algo similar:
Redes celulares terrestres En un sistema terrestre, una antena ubicada en la parte inferior del avión transmite y recibe señales hacia y desde torres terrestres y funciona de manera similar a las redes de telefonía móvil. La antena del avión transmite señales a la torre más cercana, que a su vez transmite las señales a una estación terrestre. La estación terrestre recupera los datos necesarios, que la torre celular transmite al avión. A medida que los proveedores erigen más torres, el área cubierta por la red se expande. Para una expansión más rápida, las torres de teléfonos celulares existentes pueden equiparse con el equipo necesario. Debido a las regulaciones de la FCC, la red no está disponible a menos de 10,000 pies ya que la licencia es solo para uso aeronáutico.
Y de la descripción del servicio de US Airways :
Gogo tiene una red de torres celulares en todo el territorio continental de los EE. UU. Que permiten la transmisión de conectividad a Internet de banda ancha a aviones equipados con Gogo. Tres pequeñas antenas instaladas en el exterior de la aeronave (dos antenas ATG debajo de la aeronave y una antena GPS en la parte superior de la aeronave) reciben la señal y la envían al sistema Gogo a bordo de la aeronave. El sistema Gogo luego transmite una señal de Wi-Fi dentro de la cabina para uso de los pasajeros.
También supongo que esos servicios usan algún tipo de caché, que bien podría instalarse en un servidor en Atlanta (sede de Delta, como se señaló en un comentario).