Почему после самолета остается белый след. Почему самолет оставляет белый след

Красивые пушистые полосы, заставляющие долго смотреть вслед пролетающему самолету, не только привлекают взгляды на земле, но и заметно влияют на климат. Поэтому ученые из Европы, где власти всерьез озабочены сокращением выбросов парниковых газов, предлагают все более экзотические решения, касающиеся в том числе авиации - одного из основных техногенных источников загрязнения атмосферы.

Инверсионный (конденсационный) след самолета - не что иное, как частички льда, которые конденсируются из водяного пара при движении самолета, летящего, как правило, на эшелоне, на высотах около 10 км. След образуется не всегда: для его формирования самолет

должен влететь в область с очень низкой температурой и повышенной влажностью, близкой к состоянию насыщения.

Как правило, непосредственной причиной возникновения следа являются отработанные газы реактивных двигателей. В их состав входит водяной пар, углекислый газ, оксиды азота, углеводороды, копоть и соединения серы. Из этого только водяной пар и сера ответственны за появление инверсионного следа. Сера служит образованию точек конденсации, при этом сам инверсионный след может формироваться как из водяного пара, входящего в состав отработанных газов, так и из пара, входящего в состав пересыщенной атмосферы.

Задумываться о воздействии искусственных облаков на климат ученые начали давно. Сегодня известно, что инверсионные облака могут способствовать как охлаждению, отражая солнечный свет обратно в космос, так и работать на глобальное потепление, удерживая инфракрасное излучение Земли в атмосфере и не давая ему покинуть планету.

Однако три года назад ученые доказали, что второй эффект, парниковый, гораздо сильнее.

В зависимости от условий атмосферы и скорости ветра инверсионный след может оставаться в небе до 24 часов и иметь длину до 150 км. Ученые из Университета Рединга (Великобритания) решили выяснить, как заставить самолеты летать бесследно, сохранив при этом рентабельность перевозок.

«Может показаться, что самолету нужно делать немалый крюк, чтобы избежать инверсионного следа. Но из-за кривизны Земли вам требуется лишь немного увеличить расстояние, чтобы избежать действительно длинных следов», — говорит Эмма Ирвин, автор исследования, опубликованного в журнале Environmental Research Letters .

Их расчеты показали, что для небольших ближнемагистральных самолетов отклонение от насыщенных влагой областей, даже в 10 раз превышающее длину самого инверсионного следа, способно уменьшить негативное влияние на климат.

«Для больших самолетов, которые выбрасывают больше углекислого газа на километр, имеет смысл отклонение в три раза большее (чем след. — «Газета.Ru»)», — говорит Ирвин. В своем исследовании ученые оценили воздействие на климат, оказываемое лайнерами, летящими на одной и той же высоте.

К примеру, самолету, летящему из Лондона в Нью-Йорк, чтобы избежать образования длинного следа, достаточно отклониться на два градуса,

что добавит к его пути 22 км, или 0,4% всего расстояния.

В настоящее время ученые вовлечены в работу над проектом, целью которого является оценка возможности перекройки существующих трансатлантических маршрутов с учетом воздействия авиации на климат. Реализовать предложения климатологов значит в будущем столкнуться с проблемами в области экономики и безопасности авиационных перевозок, признают эксперты. «Диспетчерские службы должны оценить, являются ли подобные перекройки маршрутов рейс от рейса осуществимыми и безопасными, а синоптики - понять, способны ли они надежно прогнозировать, где и когда могут образоваться инверсионные облака», — считает Ирвин.

 189 . Почему за самолетом часто возникает видимый инверсионный след? Почему это происходит не всегда? Если пристально вглядеться в след, то можно заметить, что в действительности он состоит из двух или более тонких полосок, которые затем расплываются и становятся неразличимыми. Почему вначале образуется несколько следов? Как объяснить существование просвета между самолетом и началом следа? Отчего след «вспучивается» и «взрывается» так, что становится похожим на нанизанную на нитку «воздушную кукурузу» (рис.)? Возможно, вам посчастливится увидеть не только сам след, но и его темную тень на облаках. Но еще более интересен темный след, который оставляет самолет, летящий в облаке. Как образуется этот след?

 Ответ :
 Каждое крыло оставляет за собой вихревой поток, который в центре (за фюзеляжем) направлен вниз, а за концами крыльев − вверх. Конденсироваться может или непосредственно водяной пар, содержащийся в выхлопных газах двигателей, или охлаждающийся при вихревом движении атмосферный воздух. Поскольку у большинства самолетов два основных крыла, за ними будут тянуться два хвоста. Направленный вниз центральный поток воздуха постепенно ослабевает, а вихри сближаются. В конце концов они становятся неразличимыми. Скорость же центрального потока увеличивается, вследствие чего неоднородности в инверсионных следах усиливаются: нисходящие участки следов опускаются с еще большей скоростью − создается впечатление, будто следы раздуваются книзу. Однако затем вихри сходятся вплотную, и нисходящее движение прекращается. Тогда след самолета, если смотреть снизу, становится похож на «воздушную кукурузу», связанную тонкими участками, в которых можно различить два следа.

Фото взято с сайта altfast.ru

Наблюдая с земли за полетом лайнера, иногда замечаешь, как самолет оставляет за собой две белые полоски. Такое необычное, казалось бы, явление физики объясняют довольно просто. Ведь следствием работы двигателей лайнера в атмосфере становится появление инверсионных или, как принято называть сейчас, конденсационных следов. Обсудим природу появления этой отметины на конкретных примерах.

Взрослые люди осознают причину возникновения этого процесса, но ребенок дошкольного возраста задает вопросы, почему появляется белый след от самолета, что это и как получается такая необычная картина. Припомнив школьный опыт уроков физики, удастся легко растолковать малышу суть появления полос в небе. Неплохой аналогией для такого пояснения становится природа появления осадков – дождя или снега.

Поскольку подобное явление относится к круговороту воды, здесь следует начать объяснение с нескольких агрегатных состояний жидкости. Ведь все мы знаем, что из твердого состояния (лед) вода переходит в жидкое под действием тепла .

Далее, при разнице температур нескольких объектов воздействия жидкость трансформируется в газообразное состояние – пар . Из этого вида вода способна вновь принять жидкую форму. Последнее превращение физики называют конденсацией, а доказать это явление получится на простом опыте в домашних условиях. Например, запотевание зеркал в ванной после принятия горячего душа.

Именно мелкие твердые частицы концентрируют вокруг себя получившийся пар, придавая ему видимую нами форму.

Правда, это соединение не считается стойким, поэтому через непродолжительное время туман рассеивается, смешиваясь с атмосферой. Это происходит вследствие выравнивания температуры соединения с окружающей средой.

Но не стоит столь подробно и правильно описывать происходящее. Когда вы принимаете ванну, температура жидкости намного превышает такой же показатель воздуха. Вследствие этого туман при контакте с прохладным стеклом опускается в форме капель – это и есть конденсат. Таким же простым языком можно объяснить ребенку, почему самолет оставляет в небе след.

Выполним небольшое исследование

Такой эффект оседания пара вполне возможно организовать самому и проанализировать все действия и результат. Наберите жидкость – лучше всего простую воду – в пластиковую и поставьте ее в морозильную камеру на 15–25 минут.

После истечения этого времени достаньте контейнер и посмотрите, как вместилище постепенно покрывается влагой – это и есть конденсат. Подобное появление капель происходит из-за соприкосновения теплого воздуха с ледяной поверхностью бутылки. В результате взаимодействия разницы температур выделяется влага.

По такой же причине на растениях ранним утром появляется роса. Теперь получится понятными для ребенка словами растолковать, откуда она берется. Ведь в ночное время на улице становится холоднее, чем днем. Поэтому при соприкосновении прохладного воздуха с теплой поверхностью растений происходит превращение пара в капли росы. Еще одним наглядным примером становится появление пара изо рта на морозе.

Причины появления белых полос за лайнером

Обычно , которые пролетают на высоте до восьми километров, не оставляют подобных отметин. Это объясняет разница температур в нижних и высоких слоях атмосферы. Ведь с увеличением высоты на уровень, где курсирует большинство воздушных судов, термометр показывает около минус сорока градусов . След от самолета зовут конденсационным благодаря непосредственно этому физическому процессу. Рассмотрим детали его появления.

Из мотора самолета при сгорании основного топлива – керосина — выплескиваются горячие струи пара и газа . Углеводород – это сцепление жидкости и углекислого газа. Вода, которая имеется в выхлопе самолета очень горячая. На большой высоте воздух довольно холодный, поэтому выходящая из винтов жидкость мгновенно превращается в туман.

Кроме того, вместе с выхлопом из двигателей вырываются частички сажи – ведь авиационное горючее сжигается не до конца. Эти частицы берут на себя роль объектов, которые концентрируют вокруг остатков тумана смешение теплого и холодного потока.

Все крупицы пара равномерно распределяются по площади появления горячей воды из винтов и превращаются в маленькие капельки, похожие на туман. Именно поэтому мы и видим в небе белую полосу за самолетом.

В том случае, когда в воздухе очень маленькая сырость, полоса от авиалайнера быстро исчезает и нам она совсем незаметна. Но когда влажность высокая – след видно довольно четко, а отметина остается в небе продолжительное время.

Помимо этого, когда в воздухе высокое количество влаги, полоса не только насыщена, но становится больше и в итоге соединяется с облаками. Это самое простое и доступное пояснение малышу, почему от самолета остается белый след.

Как оставляемые полосы отражаются на окружающей среде

Мы разобрали, как называется след в небе от самолета и выяснили причины его возникновения. Но многих людей волнует, как же эти полосы отразятся на экологии окружающей среды. Когда человек исследует материалы и снимки Земли, полученные со спутника, всегда обнаруживается зона, где пролегают авиационные маршруты. Вся территория здесь покрыта белыми полосами.

Некоторые специалисты утверждают, что полосы от самолетов не дают вредному солнечному излучению проникать до поверхности нашей планеты. Благодаря этому снижается риск глобального потепления. Другие ученые допускают отрицательное влияние этого процесса. Полосы, которые отставляет авиалайнер, усиливают парниковый эффект и препятствуют естественному охлаждению слоев воздуха.

Группа исследователей, желающих предотвратить значительное влияние на климат, призывают летать ниже или постараться миновать мест с повышенной влажностью при планировании маршрута. Однако подобное решение сложно назвать обдуманным и верным. Ведь в этом случае время перелета непременно увеличится, остатки авиационного топлива достаточно негативно отразятся на экологии и чистоте атмосферы.

Предсказания прогноза

К слову, наблюдая за полетом авиации, некоторые люди определяют погоду. Эта возможность вытекает из физической составляющей процесса. На большой высоте воздух бывает довольно сырым, но не может превратиться в пар из-за отсутствия частичек , которые становятся составляющей прохождения конденсации, например, пыли.

Авиалайнер, перемещаясь на приличной высоте, оставляет белый след. Как было сказано выше, это остатки топлива и сажа. Если полосу видно четко, значит, влажность воздуха повышена. Соответственно, вероятны дожди и туманы. Но когда след быстро растворяется и практически незаметен, предстоит сухая и солнечная погода.

Как видите, след за летящим лайнером – достаточно простой физический процесс по изменению агрегатного состояния тел. Приведенная информация позволит вам разъяснить природу возникновения этого явления детям в доступной для них форме. А демонстрация аналогичных опытов поможет малышу увидеть результат такого превращения.

Часто за пролетающим в небе самолетом остается белый след
Это явление имеет физическую природу — аналог подобного процесса конденсат на стекле или зеркале
Простейшее исследование появления капель
Попадая в холодный воздух, горячие продукты горения топлива образуют устойчивый белый туман
Сегодня ученые не пришли к единому мнению — наносят ли вред окружающей среде подобные отметины или нет

Конденсационный след от самолёта с четырьмя двигателями. Конденсируется водяной пар, образующийся при сгорании топлива

Конденсационный след от двухмоторного самолёта

Вихревые жгуты с законцовок крыла самолёта F/A-18

Конденсационный след от самолёта в ясную погоду держится долго и расползается на полнеба.

Конденсационные следы до сих пор являются демаскирующим фактором для деятельности военной авиации, поэтому вероятность их появления рассчитывается авиационными метеорологами по соответствующим методикам, и экипажам выдаются рекомендации. Изменение высоты полёта в определённых пределах позволяет избежать или полностью устранить нежелательное влияние этого фактора.

Существует и антипод (противоположность) конденсационному следу - «обратный», «отрицательный» (очень редко встречаемые названия) след, образующийся при рассеивании элементов облачности (кристаллов льда) в пределах спутного следа при определённых условиях. Напоминает «обращение цвета» в графических редакторах компьютерных программ, когда голубое небо является облаком, а сам след - чистым голубым пространством. Отчётливо наблюдается с земли при слоистой или кучевой облачности незначительной вертикальной мощности и отсутствии других слоёв облачности, маскирующих голубой фон верхних слоёв атмосферы. Прекрасно видим экипажами самолётов, идущих в группе, и особенно хорошо с кормовой кабины (бомбардировщика, транспортного самолёта и т.п.)

Конденсационный след не следует путать со спутным следом (см. отдельную статью). Спутный след - это возмущенная область воздуха, всегда образующаяся за движущимся летательным аппаратом. Однако конденсационный след, взаимодействуя со спутным следом, рельефно выявляет вихревую структуру возмущенного воздуха, образуя интересные визуальные эффекты.

Интересно, что при работе турбореактивного двигателя на земле при определённых условиях может возникать отчётливо видимый вихревой жгут всасываемого в воздухозаборник воздуха.

Влияние на окружающую среду

По заявлениям климатологов , конденсационные следы оказывают влияние на климат , уменьшая температуру за счёт того, что вырождаются в

Почему самолет оставляет след?

След самолета - так называемый конденсационный след (инверсионный след) — видимый след из сконденсированного водяного пара, возникающий в атмосфере за движущимися летательными аппаратами при определённых состояниях атмосферы. Явление наблюдается наиболее часто в верхних слоях тропосферы, значительно реже — в тропопаузе и стратосфере. В отдельных случаях может наблюдаться и на небольших высотах.

Конденсационные следы относятся к отдельной группе облаков — техногенным, или искусственным облакам — Ci trac. (Cirrus tractus, cirrus — перистый, tractus — след).

Своё название след получил от процесса конденсации, который приводит к его появлению. Конденсация происходит только при таких условиях, когда количество водяного пара превышает то количество, которое необходимо для насыщения. Эти условия определяются точкой росы - температурой, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, достигает насыщения при данной удельной влажности и постоянном давлении. Степень насыщения характеризуется относительной влажностью - процентным отношением количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству, которое требуется для насыщения (при одной и той же температуре). Кроме этих условий, необходимо еще и наличие центров конденсации. При температуре до −30... −40 °C водяной пар при конденсации переходит в жидкую фазу, при температуре ниже −30... −40 °C водяной пар превращается сразу в ледяные кристаллы, минуя жидкую фазу. Также важную роль в формировании следа играет процесс испарения, приводящий к его исчезновению.

Существуют две основные причины возникновения условий для конденсации и появления следа: Первая — повышение влажности воздуха, когда к атмосферному водяному пару добавляется водяной пар, содержащийся в отработанных газах авиационного двигателя в результате сгорания топлива. Это повышает точку росы в ограниченном объеме воздуха (за двигателями). Если точка росы становится выше температуры окружающего воздуха, то по мере остывания отработанных газов избыточный водяной пар конденсируется. Количество водяного пара, выбрасываемого двигателем, зависит от его мощности и режима работы, то есть — от расхода топлива. Вторая причина — понижение давления и температуры воздуха над крылом и внутри вихрей, возникающих при обтекании различных частей самолета. Наиболее интенсивные вихри образуются на законцовках крыла и выпущенных закрылков, а также на концах лопастей воздушных винтов. Если при этом температура опускается ниже точки росы — избыток атмосферного водяного пара конденсируется в области над крылом и внутри вихрей. Степень понижения давления и температуры зависят от таких параметров, как масса летательного аппарата, коэффициент подъемной силы, величина индуктивного сопротивления и др. Часто наблюдаются следы, образованные в результате комбинации этих двух причин. Образованию конденсационного следа также способствуют центры конденсации в виде частиц не сгоревшего или не полностью сгоревшего (сажа) топлива. Наряду с конденсацией происходит и обратный процесс — испарение: частицы сконденсированного водяного пара испаряются, и след со временем исчезает. На скорость испарения влияют влажность окружающего след воздуха и агрегатное состояние частиц следа. Чем суше воздух, тем быстрее происходит испарение. Напротив — испарение не происходит в случае, когда водяной пар находится в состоянии насыщения. Сконденсированный водяной пар при температуре воздуха −30... −40 °C частично, а при температуре ниже −40 °C полностью превращается в кристаллы, испарение ледяных кристаллов происходит значительно медленнее, чем капель воды.

Таким образом, возможность появления и время существования конденсационного следа, равно как и его вид, зависят от влажности и температуры атмосферного воздуха (при прочих равных условиях). При низкой влажности и относительно высокой температуре след может отсутствовать вовсе, так как при таких условиях водяной пар не достигает состояния перенасыщения. Чем выше влажность и ниже температура, тем больше водяного пара конденсируется, тем медленнее происходит испарение, следовательно — след насыщеннее и длиннее. А при относительной влажности близкой к 100 % и низкой температуре — конденсируется наибольшее количество водяного пара, высокая влажность препятствует испарению частиц следа, что и влечет образование конденсационных следов, которые могут существовать достаточно долго, нередко превращаясь в перистые или перисто-кучевые облака. Поскольку водяной пар в атмосфере распределен неравномерно, это является причиной такого же «неравномерного» следа.

Конденсационные следы образуются не только на больших высотах полёта (отсюда и одно из ошибочных названий — «высотный след»). На ледовом аэродроме Полярной Станции «Скотт Амундсен» (высота 2830 м над уровнем моря), при определённых условиях (температура воздуха минус 50 градусов и ниже), этот след образуется уже на взлёте или при посадке, причём за турбовинтовыми самолётами (С-130 «Геркулес» из состава «Снежного Крыла» ВВС США), что делает ненужной дискуссию о ещё одном неверном названии — «реактивный след».

Конденсационные следы до сих пор являются демаскирующим фактором для деятельности военной авиации, поэтому вероятность их появления рассчитывается авиационными метеорологами по соответствующим методикам и экипажам выдаются рекомендации. Изменение высоты полёта в определённых пределах позволяет избежать или полностью устранить нежелательное влияние этого фактора.

Существует и антипод (противоположность) конденсационному следу — «обратный», «отрицательный» (очень редко встречаемые названия) след, образующийся при рассеивании элементов облачности (кристаллов льда) в пределах спутного следа при определённых условиях. Напоминает «обращение цвета» в графических редакторах компьютерных программ, когда голубое небо является облаком, а сам след — чистым голубым пространством. Отчётливо наблюдается при слоистой или кучевой облачности незначительной вертикальной мощности и отсутствии других (более высоких для Наблюдателя с Земли) слоёв облачности, маскирующих голубой фон верхних слоёв атмосферы. Наблюдается не реже конденсационных следов, но, из-за упомянутой специфики, реже ожидаем и менее иллюстрирован в изданиях об облаках и материалах Любителей наблюдений за этими явлениями.

Конденсационный след не следует путать со спутным следом. Спутный след — это возмущенная область воздуха, всегда образующаяся за движущимся летательным аппаратом. Однако, конденсационный след, взаимодействуя со спутным следом, рельефно выявляет вихревую структуру возмущенного воздуха.

По заявлениям климатологов, конденсационные следы оказывают влияние на климат, уменьшая температуру за счёт того, что вырождаются в перистые облака, тем самым увеличивая альбедо Земли.