Жители мегаполисов лишены возможности увидеть в небе полет самолета. Наблюдать за перемещением воздушного судна могут лишь те люди, что проживают поблизости с аэропортом. Многие люди, которые видели полет самолета, знают о том, что иногда воздушное судно оставляет за собой белый след. Его появление объясняется особенностью работы двигателей самолета. В нашей статье мы предлагаем рассмотреть вопрос о том, почему самолет оставляет след в небе.
Физическое объяснение явления
Вопрос о причинах появления белого следа, который тянется за воздушным судном, интересует многих детей, ставших свидетелями этого процесса. Важно отметить, что далеко не все взрослые люди способны удовлетворить интерес малышей. Для того чтобы объяснить появление инверсионного следа, необходимо понимать основные законы физики. В качестве аналогии можно использовать рассказ о причинах появления осадков в виде снега и дождя. Данное явление объясняется круговоротом воды в природе. Жидкость может иметь одно из нескольких агрегатных состояний. Самым твердым состоянием является лед, который преобразуется в жидкую массу под воздействием тепла.
Дальнейший нагрев жидкости позволяет преобразовать жидкую массу в пар, который является газообразным агрегатным состоянием. Этот пар может тоже изменить свою форму и трансформироваться в жидкость. Данная трансформация именуется процессом выделения конденсата. Важно обратить внимание на то, что наблюдать появление конденсата можно даже в домашних условиях. В качестве примера можно привести запотевание зеркала, расположенного в ванной комнате.
Конденсат образуется из микроскопических твердых частиц, которые придают пару форму, видимую человеческому глазу. Данное агрегатное состояние имеет минимальную стойкость к воздействию внешней среды. Именно поэтому туманы рассеиваются спустя определенный отрезок времени. Выделяющаяся влага смешивается с окружающей атмосферой, что приводит к выравниванию температуры.
Вышеописанный процесс может быть непонятен маленькому ребенку. Для того чтобы ребенок правильно понял этот процесс, необходимо объяснить все происходящее на практическом примере. Представим ванну, наполненную горячей водой. Уровень температуры жидкости может незначительно превышать температуру в воздухе. Пар, поднимающийся от воды, при контакте с зеркалом образует на стекле капли жидкости, которые являются конденсатом. Подобный процесс происходит и во время движения самолета, что приводит к образованию инверсионного следа.
Практические опыты
Процесс перехода жидкостей из одного агрегатного состояния в другое может быть интересен не только детям, но и взрослым. В домашних условиях можно провести небольшой опыт, для того чтобы создать условия идентичные процессу образования инверсионного следа. Для этого потребуется набрать жидкость в пластиковую бутылку и поместить ее в морозильную камеру на тридцать минут. По истечении данного временного отрезка необходимо достать емкость и поставить ее на стол. На поверхности бутылки будет постепенно появляться влага, которая является конденсатом.
Появление влаги объясняется разницей между температурой воздуха и поверхности используемой емкости. Разница этих температур приводит к образованию жидкости. Схожий пример мы наблюдаем при появлении росы на траве и листьев. Соприкосновение холодного воздуха с поверхностью растений приводит к образованию росы.
Почему появляется инверсионный след за самолетом
Для того чтобы лучше понимать взаимосвязь вышеописанного физического процесса и образование инверсионного следа, необходимо уделить внимание физике полетов. Как правило, самолеты, перемещающиеся на высоте менее восьми километров над землей, не оставляют подобные следы. Данный факт объясняется разницей температуры в разных атмосферных слоях. Температура на стандартной высоте для полетов на дальние расстояния достигает минус сорока градусов по Цельсию. Инверсионный след от самолета появляется из-за выделения конденсата, процесс образования которого был рассмотрен выше. Сам процесс образования конденсата можно разделить на несколько основных этапов:
Процесс сгорания авиационного топлива в моторе летного средства приводит к выделению горячих струй, содержащих газ и пар. Для образования углеводорода необходимо, чтобы углекислый газ смешался с жидкостью. Выхлопы двигателей летного средства сопровождаются выделением горячей жидкости. Так как температура за бортом лайнера ниже нуля, образовавшаяся жидкость трансформируется в туман.
Авиационное топливо сжигается двигателем частично. Выхлопы двигателя содержат в себе небольшие твердые частицы в виде сажи. Данные частицы выполняют роль концентрирующего вещества, смешивающего холодный и теплый воздушный поток с остатками тумана.
Площадь, по которой распространяется горячая вода, выделяющаяся из двигателя, равномерно усыпана небольшими частичками пара. Через определенный отрезок времени эти частицы преобразуются в осадки, похожие на туман. В результате данного процесса за авиалайнером образуется белый хвост.
Довольно интересен тот факт, что продолжительность отрезка времени, на протяжении которого виден инверсионный след, зависит от нескольких разных факторов. Среди них необходимо выделить уровень влажности воздуха:
- Наличие влажность в воздухе приводит к образованию практически незаметной полосы, которая исчезает в течение короткого отрезка времени.
- Высокая влажность воздуха способствует образованию четкого следа, что остается виден на протяжении длительного отрезка времени.
Довольно интересен тот факт, что высокая влажность воздуха приводит к образованию объемного следа, который со временем становится частью облаков.
Почему след виден не всегда?
Скорость кристаллизации воды, что входит в состав выхлопов двигателей, зависит от температуры за бортом. Низкая температура способствует росту скорости данного процесса. Как правило, инверсионный след практически незаметен, если самолет летит на большой высоте. Этот факт объясняется небольшой разницей температур. Самолет, поднимающийся на высоту в несколько километров, преодолевает несколько атмосферных слоев, где температура опускается ниже нуля. В случае с дальними рейсами этот показатель может достигать минус сорока градусов, что приводит к мгновенному замерзанию влаги. Этот фактор способствует образованию густого и насыщенного следа. Довольно интересен тот факт, что на первых этапах развития авиации, пилоты носили теплую одежду в любое время года. В противном случае, они бы просто замерзли в кабине транспортного средства.
Одним из важных факторов в процессе образования инверсионного следа является сила встречного воздушного потока.
Отсутствие ветра приводит к образованию плотного следа, который остается виден на протяжении нескольких часов. Наличие сильного ветра в слое атмосферы, где находится самолет, приводит к быстрому исчезновению следа. В некоторых случаях, «белый хвост» имеет несколько разрывов. Наличие пустых участков свидетельствует о сильных воздушных потоках, циркулирующих в конкретном атмосферном слое.
Самолет оставляет белый след только по достижению определенной высоты. Как правило, этот след отсутствует во время взлета и посадки. Данное обстоятельно объясняется тем, что во время процесса набора высоты или снижения, воздушное судно находится в теплых слоях атмосферы. След появляется после того, как самолет поднимается на несколько тысяч метров над уровнем земной поверхности. Важно обратить внимание на тот факт, что в разных слоях атмосферы ветер может иметь разное направление. Сила ветра на земной поверхности значительно отличается от этого показателя в более высоких воздушных слоях. Это факт объясняется то, что ветер может дуть в одну сторону, а облака или тучи передвигаться в другом направлении.
Влияние инверсионных полос на окружающую среду
Рассмотрев причины возникновения инверсионных следов, необходимо обратить внимание на их влияние на экологию. Этот вопрос интересует не только обычных граждан, но и многих исследователей. Снимки, сделанные с земной орбиты, демонстрируют наличие белых полос в тех зонах, где расположены воздушные коридоры. Эти коридоры используются авиакомпаниями для перемещения воздушного транспорта.
Исследователи часто отмечают тот факт, что следы в небе препятствуют полноценному проникновению солнечного излучения на земную поверхность. Этот факт способствует снижению риска возникновения глобального потепления. Некоторые специалисты утверждают, что рассматриваемый процесс имеет негативное воздействие на окружающую среду. Инверсионные полосы, остающиеся в виде следа за самолетом, способствуют усилению парникового эффекта, что препятствует естественному процессу охлаждения воздуха.
Существует отдельная исследовательская группа, которая озабочена влиянием данных следов на климат. Эти же ученые просят авиакомпании разработать новые маршруты, пролегающие в отдалении от мест с повышенной влажностью воздуха. Следует понимать, что в данном случае увеличится продолжительность самих маршрутов. Помимо этого, неиспаряющиеся остатки авиационного топлива могут негативно воздействовать на чистоту атмосферы.
Создание метеопрогнозов на основе инверсионных полос
Существует ряд исследователей, которые способны определить изменения погодных условий наблюдая за полетом воздушного судна. Для того чтобы составить подобный прогноз, необходимо применить базовые основы физики. В верхних слоях атмосферы низкая влажность воздуха. Однако жидкость не может трансформироваться в пар без микрочастиц. Запустить этот процесс может банальная пыль или выхлопы реактивного двигателя, содержащие сажу.
Наличие четко видимой белой полосы по маршруту движения воздушного судна свидетельствует о высокой влажности воздуха. Появление такого следа свидетельствует о возможном появлении осадков. Исчезновение следа в течение нескольких минут свидетельствует о солнечной погоде, которая не изменится в ближайший отрезок времени.
Заключение
В данной статье мы рассмотрели вопрос о том, как называется след от самолета в небе. Это явление представляет собой физический процесс во время которого выхлопы двигателей изменяют свое агрегатное состояние. Тщательное изучение данного процесса позволяет узнать о том, насколько вредны полосы конденсата для атмосферы и окружающей среды.
