Почему от самолета остается белый след. Причины появления белых полос за лайнером

Из тумана Облако, образующееся в момент преодоления самолетом звукового барьера, вызвано резким падением давления за счет так называемой сингулярности Прандтля-Лауэрта. При соответствующей влажности воздуха в зоне низкого давления создаются условия для конденсации паров воды в мельчайшие капельки, напоминающие туман

Следы в небе Выхлоп реактивного двигателя содержит большое количество паров воды, возникающих при сгорании углеводородного топлива. На большой высоте в холодном окружающем воздухе пары воды конденсируются, образуя белый инверсный след

12 ноября 2001 года борт 587 — самолет American Airlines, следовавший из Нью-Йорка в Доминиканскую Республику, буквально развалился в воздухе почти сразу же после взлета в международном аэропорту JFK. Поскольку эта, вторая по количеству жертв, авиакатастрофа в истории американской авиации произошла вскоре после 11 сентября, сразу же возникло предположение о теракте. Но проведенное расследование показало, что причина была более прозаической: самолет попал в спутный след — зону турбулентности, созданную другим самолетом (в данном случае это был Boeing 747 Japan Airlines, пролетевший этим же воздушным коридором незадолго до борта 587). И хотя след этот был невидим, именно он привел к потере управления и в конечном итоге — к трагедии.

Выдыхая облака

Впрочем, иногда следы становятся видимыми. Белый след пролетевшего самолета хорошо выделяется в ясный солнечный день на фоне голубого неба. Этот след называется инверсионным и состоит из того же вещества, что и облака — мельчайших капелек воды. Причина его возникновения очень проста: нагретый водяной пар, образующийся при сгорании топлива, выбрасывается в атмосферу (температура которой, например, на высоте 10 км достигает 50оС), быстро остывает и конденсируется, образуя маленькие капельки воды. Правда, такой след образуется не всегда — на различных высотах атмосфера имеет различную температуру и влажность, и вероятность образования инверсионного следа зависит от этих параметров. Чтобы понять механизм инверсии, вовсе не нужно ехать на аэродром: пар изо рта, выдыхаемый человеком, и клубы пара из выхлопных труб автомашин в сильный мороз имеют ту же природу (их образование тоже зависит от температуры и влажности окружающего воздуха).

Кстати, по мнению некоторых экспертов, инверсионный след может демаскировать военные самолеты. Это наиболее важно для высотных бомбардировщиков и разведчиков, благодаря технологии Stealth «невидимых» для радиолокаторов, а также для истребителей в ближнем воздушном бою, когда обнаружение противника происходит в основном визуально. Правда, бороться с его образованием практически невозможно. Во время полета за счет особого профиля крыла скорость потоков воздуха над и под крылом получается различной (сверху выше, чем снизу). Согласно принципу Бернулли в этом случае давление на верхней поверхности крыла меньше, чем на нижней (их разница как раз и формирует подъемную силу). Из-за разницы давлений воздух перетекает через законцовку крыла, и за самолетом образуется две вихревых воронки, похожих на горизонтальные торнадо. Такие вихри имеют диаметр до 15 м, скорость потоков воздуха внутри них — до 50 м/с, они живут несколько минут и, пока не затухнут, могут быть реально опасны для самолетов, следующих этим же коридором. При взаимодействии вихревого и инверсионного следов последний начинает расплываться, что иногда приводит к весьма причудливым «завитушкам» и даже переплетениям двух следов (от двух двигателей).

В отрыв

Конденсация паров воды, «выдыхаемых» двигателями, — не единственная причина инверсионного следа, он может образоваться даже за планером, не имеющим двигателей. На авиашоу часто можно видеть, как во время показательных выступлений истребители буквально на глазах у зрителей окутываются туманом! Магия? Вовсе нет. Причина этому — отрывные течения, вихревые области пониженного давления, образующиеся на верхней поверхности крыла в определенных режимах полета (например, при выходе на большие углы атаки). Внутри этих областей за счет быстрого падения давления понижается температура и возникают условия для конденсации водяных паров, находящихся в воздухе. И хотя все это похоже на магию, на самом деле, как видите, ничего таинственного в таком тумане нет.

Ответ :
Ответ очевиден − по той же причине, по которой при дыхании на морозе появляется туман или иней. В турбинах самолета сгорает углеводородное топливо, а одним из продуктов горения является вода, точнее − ее пар, нагретый до высокой температуры. Горячие водяные пары, вылетая из сопла турбины, сразу начинают конденсироваться, образуя нитеобразное облако, состоящее из мельчайших капелек воды или кристалликов льда, так как температура на такой высоте ниже −40 °С . Иногда воздух на высоте бывает перенасыщен влагой, которая не может конденсироваться только из-за отсутствия так называемых ядер конденсации − мельчайших частиц, например пыли. В таких случаях пролетающий самолет, оставляя за собой частицы сажи − продукт неполного сгорания топлива, вызывает конденсацию перенасыщенных паров атмосферы. Поэтому по интенсивности белого следа от летящего самолета можно судить о влажности воздуха в верхних слоях тропосферы, а значит, и о предстоящей погоде. Быстро исчезающий или едва заметный след говорит о том, что воздух на высоте сухой, а погода будет безоблачной. А если белый след тянется через все небо, то следует ждать ухудшения погоды.
На фотографиях, сделанных со спутников, Земля во многих местах накрыта плотной белой сеткой следов от пролетевших самолeтов (фото с сайта fiz.1september.ru).

Было показано, что в некоторых случаях следы от летящего самолета превращаются в облака площадью от 4000 до 40000 квадратных километров, оказывая влияние на климат. Поэтому, например, прекращение на три дня полетов над территорией США после трагедии 11 сентября 2001 года резко увеличило прозрачность атмосферы, и в результате разница между средней дневной и ночной температурой выросла на 1 °С . Таким образом, белые следы от самолетов служат одним из факторов глобального «затемнения» планеты, противодействующего ее глобальному потеплению.

Почему самолет оставляет след? June 23rd, 2017

Конечно зачастую в небе вы видите этот след не настолько "мощный", но есть некоторые моменты о нем, которые вы могли не знать.

Проверьте себя...

Частенько подняв голову к небу мы видим на нем белую полосу от летящего самолета. След, который он оставляет за собой, называется конденсационным. К слову, у нас часто называют его инверсионным следом, но в Википедии напротив "инверсионного" стоит пометка "устаревшее название". Поэтому будем пользоваться термином "конденсационный". К тому же, это название "говорящее" - в самом этом названии заложен ответ на вопрос о том, что это такое.

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.

Попадая в холодный воздух (а на той высоте, на которой обычно летают самолеты, температура около -40 градусов), пар конденсируется вокруг частичек сжигаемого топлива и получаются мельчайшие капельки, вроде тумана, которые и образуют полосу на небе. Можно сказать, что получается этакое рукотворное длинное облако. Со временем оно рассеется или станет частью перистых облаков.

Почему этот след не всегда виден?

Если для такой влажности температура окружающего воздуха ниже точки росы, то влага образует за двигателями белые конденсационные следы. На малых высотах они состоят из капель воды, которые обычно быстро испаряются, и след исчезает. А вот когда самолет идет на большой высоте, где температура воздуха ниже -40 °С, пар сразу конденсируется в ледяные кристаллы, которые испаряются гораздо медленнее.

Кстати, конденсационные следы самолетов могут влиять на климат Земли. Если посмотреть на Землю со спутника, то можно увидеть, что в тех районах, где часто летают самолеты, все небо покрыто их следами. Одни ученые считают, что это хорошо - следы увеличивают отражательные свойства атмосферы, тем самым не давая солнечным лучам доходить до поверхности Земли. Так можно снизить температуру земной атмосферы и не допустить глобального потепления. Другие считают, что плохо - возникающие от конденсационного следа перистые облака препятствуют охлаждению атмосферы, тем самым вызывая ее потепление. Кто прав, а кто не прав, покажет время.

Хотят запретить оставлять след?

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», — 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.

Проверьте себя...

Почему этот след не всегда виден?

Если для такой влажности температура окружающего воздуха ниже точки росы, то влага образует за двигателями белые конденсационные следы. На малых высотах они состоят из капель воды, которые обычно быстро испаряются, и след исчезает. А вот когда самолет идет на большой высоте, где температура воздуха ниже –40 °С, пар сразу конденсируется в ледяные кристаллы, которые испаряются гораздо медленнее.

Хотят запретить оставлять след?

«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.

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

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.