Что за белый след оставляет самолет. Экологи предлагают запретить лайнерам оставлять инверсионный след

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

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.

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.

Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности.

Мы ведь даже самое простое, движение воздуха, увидеть не можем. Воздух – газ, и газ этот прозрачный, этим все сказано

Но все же природа слегка сжалилась над нами и дала нам небольшую возможность поправить положение. А возможность эта в том, чтобы прозрачную среду сделать непрозрачной или хотя бы цветной. Говоря умным словом, визуализировать, пишет Юрий

Насчет цвета – это мы можем сделать сами (правда не всегда и не везде, но можем), например использовать дым (лучше цветной). А насчет обычной непрозрачности, тут природа нам помогает сама.

Самое непрозрачное в атмосфере – это облака, то есть влага, та которая конденсировалась из воздуха. Вот этот самый процесс конденсации и позволяет нам, хоть и косвенно, но все же довольно наглядно увидеть кое-какие процессы, происходящие при взаимодействии летательного аппарата с воздушной средой.

Немного о конденсации. Когда она происходит, то есть когда вода, находящаяся в воздухе становится видна. Водяной пар может накапливаться в воздухе до определенного уровня, называемого уровнем насыщения. Это что-то типа соляного раствора в банке с водой.

Соль в этой воде будет растворяться только до определенного уровня, а потом происходит насыщение и растворение прекращается. В детстве не раз это пробовал делать.

Уровень насыщения атмосферы водяным паром определяется точкой росы. Это такая температура воздуха при которой водяной пар в нем достигает состояния насыщения. Этому состоянию (то есть этой точке росы) соответствует определенное постоянное давление и определенная влажность.

Когда атмосфера в какой-то ее области достигает состояния перенасыщения, то есть пара становится слишком много для данных условий, то происходит конденсация в этой области.

То есть вода выделяется в виде мельчайших капелек (либо сразу кристаллов льда, если окружающая температура очень низкая) и становится видна. Как раз то, что нам и надо.

Чтобы это произошло, надо либо повысить количество воды в атмосфере, что означает увеличить влажность, либо понизить температуру окружающего воздуха ниже точки росы. В обоих случаях произойдет выделение лишнего пара в виде сконденсировавшейся влаги и мы увидим белый туман (или что-то вроде того).

То есть, как уже понятно, в атмосфере этот процесс может иметь место, а может и нет. Все зависит от местных условий.

То есть для этого нужна влажность не ниже определенной величины, определенная, соответствующая ей температура и давление. Но если все эти условия соответствуют друг другу, мы можем наблюдать иной раз довольно интересные явления.Однако обо всем по порядку.

Первое – это всем известный инверсионный след . Это название произошло от метеорологического термина инверсия (переворот), точнее температурная инверсия, когда с ростом высоты местная температура воздуха не падает, а растет (бывает и такое).

Такое явление может способствовать образованию тумана (или облаков), но для самолетного следа оно по сути своей не подходит и считается устаревшим. Сейчас вернее говорить конденсационный след . Ну, правильно, суть ведь здесь именно в конденсации.

В шлейфе газа выходящего из авиационных двигателей содержится достаточное количество влаги, повышающее местную точку росы в воздухе непосредственно за двигателями. И, если она становится выше температуры окружающего воздуха, то при остывании имеет место конденсация.

Ее облегчает наличие так называемых центров конденсации, вокруг которых из перенасыщенного (неустойчивого, можно сказать) воздуха концентрируется влага. Этими центрами становятся частички сажи или несгоревшего топлива, вылетающие из двигателя.

Если окружающая температура достаточно низка (ниже 30-40° С), то происходит так называемая сублимация. То есть пар, минуя жидкую фазу, сразу превращается в кристаллики льда. В зависимости от атмосферных условий и взаимодействия со спутной струей, тянущейся за самолетом, инверсионный (конденсационный) след может приобретать различные, порой довольно причудливые формы.

На видео показано образование инверсионного (конденсационного) следа , заснятое из кормовой кабины самолета (кажется это ТУ-16, хотя не уверен). Видны стволы кормовой огневой установки (пушки).

Второе о чем следовало бы сказать, это вихревые жгуты . Явление это серьезное, напрямую связанное с индуктивным сопротивлением, и, конечно, неплохо было бы как-то его визуализировать.

Кое-что в этом плане мы уже видели. Я имею ввиду приведенный в указанной статье ролик, показывающий использование дыма на наземной установке.

Однако это же самое можно сделать и в воздухе. И при этом получить потрясающе зрелищные виды. Дело в том, что у многих военных летательных аппаратов, особенно у тяжелых бомбардировщиков, транспортников, а также вертолетов присутствуют на борту так называемые пассивные средства защиты. Это, например, ложные тепловые цели (ЛТЦ).

Многие боевые ракеты, способные атаковать летательный аппарат (как класса «земля-воздух», так и класса «воздух-воздух») обладают инфракрасными головками самонаведения. То есть реагируют на тепло. Чаще всего это бывает тепло двигателя летательного аппарата.

Так вот ЛТЦ обладают температурой значительно большей, нежели температура двигателя, и ракета при своем движении отклоняется на эту ложную цель, а самолет (или вертолет) остается целым.

Но это так, для общего знакомства Главное тут в том, что ЛТЦ отстреливаются в большом количестве, и каждая из них (представляя собой миниатюрную ракету) оставляет за собой дымный след.

И, вот, множество этих следов, объединяясь и закручиваясь в вихревых жгутах , визуализируют их и создают подчас потрясающие по красоте картины. Одна их самых известных – это «Дымный ангел». Он получился при выстреле ЛТЦ транспортного самолета Boeing C-17 Globemaster III.

Справедливости ради стоит сказать, что и другие летательные аппараты тоже неплохие художники …

Однако, вихревые жгуты можно увидеть и без использования дыма. Конденсация атмосферного пара нам поможет и здесь. Как мы уже знаем, воздух в жгуте получает вращательное движение и, тем самым перемещение от центра жгута к его периферии.

Это приводит к расширению и падению температуры в центре жгута, и, если влажность воздуха достаточно высока, то могут создаться условия для конденсации влаги.

Тогда мы можем увидеть вихревые жгуты воочию. Эта возможность зависит как от условий атмосферы, так и от параметров самого летательного аппарата.

И чем больше углы атаки, на которых летает самолет, тем вихревые жгуты более интенсивны и визуализация их за счет конденсации более вероятна. Особенно это характерно для маневренных истребителей, а также хорошо проявляется на выпущенных закрылках.

Кстати, точно такого же рода атмосферные условия позволяют увидеть вихревые жгуты, образующиеся на концах лопастей (которые в данной ситуации суть те же крылья) турбовинтовых или поршневых двигателей некоторых самолетов. Тоже довольно эффектная картина.

Из приведенных видео характерен ролик с самолетами ЯК-52. Там явно идет дождь и влажность, таким образом, высокая.

Часто происходит взаимодействие вихревых жгутов с инверсионным (конденсационным) следом , и тогда картины могут быть довольно причудливы.

Теперь следующее. Ранее я об этом уже упоминал, но не грех сказать еще раз. Подъемная сила. Как пошутил бы мой приснопамятный товарищ: «Да где она?! Кто ее видел?» Да вобщем никто. Но косвенное подтверждение все-таки можно увидеть.

Чаще всего такая возможность предоставляется на каком-нибудь авиашоу. Самолеты, выполняющие различные, довольно экстремальные эволюции конечно оперируют с большими величинами подъемной силы, возникающей на их несущих поверхностях.
Но большая подъемная сила, чаще всего означает большое падение давления (а значит и температуры) в области над крылом, что, как мы уже знаем, при определенных условиях может вызвать конденсацию водяного атмосферного пара, и тогда мы воочию убедимся в том, что условия для создания подъемной силы есть ….

Для иллюстрации сказанного о вихревых жгутах и подъемной силе есть хорошее видео:

В следующем видео эти процессы сняты во время посадки из пассажирского салона самолета:

Однако справедливости ради надо сказать, что это явление в визуальном плане может сочетаться с эффектом Прандтля-Глоерта (по сути дела это, вобщем-то, он и есть).

Название страшное, но принцип все тот же, а визуальный эффект значительный …

Суть этого явления заключается в том, что позади летательного аппарата (чаще всего самолета), движущегося с высокой скоростью (достаточно близкой к скорости звука) может образовываться облако сконденсировавшегося водяного пара.

Происходит это из-за того,что при движении самолет как бы двигает перед собой воздух и, тем самым, создает область повышенного давления перед собой и область пониженного после себя.

После пролета, воздух начинает заполнять эту область с малым давлением из близлежащего пространства, и, таким образом, в этом пространстве объем его увеличивается, а температура падает.

И если при этом есть достаточная влажность воздуха, а температура опускается ниже точки росы, то происходит конденсация пара и появляется небольшое облако.

Существует оно обычно недолго. Когда давление выравнивается, то поднимается местная температура и сконденсировавшаяся влага вновь испаряется.

Частенько при появлении такого облака говорят, что самолет проходит звуковой барьер, то есть переходит на сверхзвук. На самом деле это не совсем так. Эффект Прандтля- Глоерта , то есть возможность конденсации зависит от влажности воздуха и его местной температуры, а также от скорости самолета.

Чаще всего такое явление характерно для околозвуковых скоростей (при относительно малой влажности), но может происходить и на относительно малых скоростях при высокой влажности воздуха и на малых высотах, особенно над водной поверхностью.

Однако форма пологого конуса, которую часто имеют облака конденсации при движении на больших скоростях тем не менее часто получается из-за наличия так называемых местных скачков уплотнения, образующихся на больших около- и сверхзвуковых скоростях.

Не могу также не вспомнить о своих любимых турбореактивных двигателях. Конденсация и тут позволяет увидеть кое-что интересное. При работе двигателя на земле на больших оборотах и достаточной влажности можно увидеть “воздух на входе в двигатель”

На самом деле не совсем так, конечно. Просто двигатель интенсивно всасывает воздух и на входе образуется некоторое разрежение, как следствие падение температуры, из-за которого происходит конденсация водяного пара.

Кроме того часто возникает еще и вихревой жгут , потому что воздух на входе закручивается рабочим колесом компрессора (вентилятора). В жгуте по известным нам уже причинам тоже конденсируется влага и он становится виден. Все эти процессы хорошо видны на видео.

Ну и в завершение приведу еще один очень интересный, на мой взгляд, пример. Он уже не связан с конденсацией пара и цветной дым нам тут не понадобится. Однако природа и без этого наглядно иллюстрирует свои законы.

Все мы неоднократно наблюдали за тем, как многочисленные стаи птиц улетают осенью на юг, а весной потом возвращаются в родные места. При этом большие тяжелые птицы, такие, как гуси (я уж не говорю про лебедей) летят, обычно, интересным строем, клином. Впереди идет вожак, а сзади по косой линии расходятся вправо и влево остальные птицы. Причем каждая последующая летит правее (либо левее) впереди летящей. Никогда не задумывались почему они летят именно так?

Оказывается это имеет прямое отношение к нашей теме. Птица – тоже своего рода летательный аппарат, и за ее крыльями образуются примерно такие же вихревые жгуты, как и за крылом самолета. Они также вращаются (ось горизонтального вращения проходит через концы крыльев), имея за корпусом птицы направление вращения вниз, а за оконечностями ее крыльев вверх.

То есть получается, что птица, летящая сзади и правее (левее) попадает во вращательное движение воздуха вверх. Этот воздух как бы поддерживает ее и ей легче держаться на высоте.

Она меньше тратит сил. Это очень важно для тех стай, которые преодолевают большие расстояния. Птицы меньше устают и могут лететь дальше. Только вожаки не имеют такой поддержки. И именно поэтому они периодически меняются, становясь в конец клина для отдыха.

Образцом такого рода поведения часто называют канадских гусей. Считается, что таким способом они при дальних перелетах «в команде» экономят до 70% своих сил, значительно повышая эффективность перелетов.

Это и есть еще один способ косвенной, но достаточно наглядной визуализации аэродинамических процессов.

Природа наша достаточно сложно и очень целесообразно устроена и периодически нам об этом напоминает. Человеку остается только не забывать это и перенимать у нее тот огромный опыт, которым она с нами щедро делится. Главное здесь только не переусердствовать и не навредить…

И в конце видео о канадских гусях.

Окт 26, 2016 Галинка

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.