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.

Пролетающий в небе самолет – это красивое зрелище. Особенно когда он оставляет за собой след, который может тянуться через все небо . Со временем этот след исчезает, его разносят ветра, царящие в небе. Он может быть длинным или коротким, а иногда самолет не оставляет его вовсе. С чем связаны эти явления, почему след иногда остается, а иногда – нет, и из чего он состоит?

Многие любознательные люди задаются этими вопросами. Чтобы разобраться во всех нюансах, необходимо первоочередно понять, из чего же состоит этот след.

Вовсе не дым от сгорающего топлива

Кто-то может заявить, что этот след – не более чем дым, который остается при сгорании топлива, по аналогии с автомобильными выхлопами. Турбины самолета значительно мощнее автомобильного мотора, оттого они и порождают столько дыма. Но этот ответ будет в корне неверным, совершенно не грамотным.

Двигатели самолета действительно выбрасывают газы, оставшиеся от сгорания авиационного керосина, однако выхлоп самолета прозрачен. Ведь ни один самолет в исправном состоянии не дымит на взлетной полосе, при взлете или посадке. Если бы дело было в выхлопе, это стало бы очевидным сразу, и в аэропорту нечем бы было продохнуть. Но кое-что двигатели действительно выбрасывают.

Материалы по теме:

Почему самолет самый безопасный вид транспорта?

Наряду с прочими элементами газовоздушной смеси выхлопа выбрасывается и вода – в парообразном состоянии. Если самолет находится на небольшой высоте, этого обычно не видно. В ситуации же, когда самолет поднялся высоко, вода немедленно кристаллизуется, образуя белые облачка, которые тянутся за каждой турбиной. В этом заключается разгадка того следа, который тянется за самолетами.

Почему след виден не всегда?

Чем ниже температура за бортом, тем быстрее, полнее происходит процесс кристаллизации воды, выбрасываемой двигателями. Если самолет летит низко, о пониженных температурах речи не идет, следа не видно, или он едва заметен. Стоит помнить, что чем выше поднимается крылатая машина, тем ниже опускаются температуры. В высоких слоях показатель может фигурировать в районе -40 градусов, и вполне естественно, что влага здесь замерзает мгновенно и полностью, формируя густой след. В таких температурах замерзает даже дыхание человека – стоит вспомнить, что еще буквально 50-60 лет назад пилотам выдавали полушубки и теплую одежду для полетов в любое время года, чтобы они не замерзли в кабинах.

Почему самолет оставляет след?

Иногда в небе видны длинные белые полосы, вроде очень узких облаков. Эти полосы сплетаются в причудливые узоры, устремляются вверх, а потом вдруг неожиданно обрываются. Каждый из нас знает, что это след самолёта, взвившегося высоко в небо. Отправившись, например, на такси в аэропорт , мы можем наблюдать, как взлетают и садятся множество самолётов, но почему же самолет, летящий низко, никакого следа за собой не оставляет, а самолет, взвившийся так высоко, что его совсем не видно, начинает оставлять следы?

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.

По материалам:

 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

Клуб почемучек. Почему самолет оставляет след?

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 я буду пользоваться термином "конденсационный". К тому же, это название "говорящее" - в самом этом названии заложен ответ на вопрос о том, что это такое. (Предложите ребенку назвать еще примеры "говорящих" названий, например, самолет, самовар, треугольник. Если ребенок знаком с латинскими корнями, то можно вспомнить и телескоп, и микрофон и т.п.).

След от самолета называется "конденсационным" потому, что он возникает в результате конденсации. Спросите малыша, знает ли он, что такое "конденсация"? Вряд ли много детей дошкольного возраста смогут ответить на этот вопрос. Тогда давайте спросим по-другому: видел ли малыш когда-нибудь, как запотевают зимой стекла в машине? Нравится ли ему рисовать на запотевшем окне пальцем забавные рожицы? Видел ли малыш как покрывается капельками зеркало в ванной после того, как кто-то принимал горячий душ? Вот это явление и есть конденсация.

Так называют переход пара в жидкое состояние. Чтобы оно случилось, нужно три составляющих: влажный воздух, ядра конденсации (какие-нибудь пылинки в воздухе) и перепад температуры. Например, что происходит у нас в ванной: влажный воздух - есть, пылинки в воздухе - есть, перепад температуры при соприкосновении теплого воздуха с холодным стеклом зеркала - есть! Значит будет и конденсат.

Давайте сделаем конденсат прямо сейчас. Для этого надо всего лишь налить воду в бутылку и положить ее в морозильник минут на 15-20. Когда вода охладится, надо достать ее и подержать при комнатной температуре. На поверхности бутылки тут же образуются мелкие капельки - конденсат. Если подержать бутылку в тепле подольше, то капли начнут увеличиваться и стекать по стенкам. Это пары воды, находящиеся в комнатном воздухе, при соприкосновении с холодной бутылкой оседают на нее каплями.

Где еще мы можем увидеть конденсат? Правильно - это же обычная роса! Помнит ли малыш, как он видел маленькие капельки на траве ранним утром? Теперь он может объяснить, откуда они там взялись. Влажный воздух был? Ядра конденсации были? Перепад температуры между холодным ночным воздухом и теплой поверхностью земли был? Вот водяной пар из воздуха и превратился в капельки воды - и получилась роса. Даже есть такой термин "точка росы". Он как раз и обозначает ту температуру, ниже которой водяной пар превращается в капли.

Роса. Фото из Википедии

А теперь вернемся к самолету. Когда самолет летит, из его двигателей вырывается струи горячего пара и газов от отработанного топлива. Попадая в холодный воздух (а на той высоте, на которой обычно летают самолеты, температура около -40 градусов, подробнее об этом в выпуске про то, как образуются облака), 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.

По следу самолета можно предсказывать погоду. Если след длинный и держится долго - значит воздух влажный и может пойти дождь, если короткий и быстро рассеивается, то будет сухо и ясно. Мы с моей дочкой Катей решили вести дневник наблюдений и проверить, насколько такой прогноз может быть точным. Присоединяйтесь к нашему эксперименту!

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.

Моя Катя очень любит во время прогулки наблюдать за полетами самолетов. И всегда ей хочется знать, куда и откуда они летят. Хорошо, что в сети есть сервис, который в реальном времени показывает все самолеты, находящиеся в полете по всему миру. Его адрес http://www.flightradar24.com . Ведь так интересно посмотреть в окно, увидеть белую полоску конденсационного следа, и сразу же определить, что оставил его, например, Airbus A330-322, принадлежащий компании I-Fly, и летящий из Хургады в Москву.

Скриншот программы слежения за самолетами

Есть даже такое модное увлечение - авиационный споттинг (от англ. "spot" - "увидеть", "опознать"). Оно заключается в том, что люди наблюдают за полетами самолетов (обычно недалеко от аэропортов), определяют их типы, ведут реестры, фотографируют взлеты и посадки.
Если в вашем городе есть аэропорт, я предлагаю если не заняться споттингом, то просто съездить на экскурсию туда. Походить по зданию аэровокзала, узнать, где покупают билеты на самолет, как сдают и получают багаж, как проходят таможенный контроль. Проводите и встретьте несколько самолетов, приглядитесь к лицам людей, только что вернувшихся с неба. И даже если вы сами пока никуда не собираетесь лететь, вы почувствуете себя немного путешественниками.
Мы иногда ходим в Симферопольский аэропорт, если на улице плохая погода и гулять на свежем воздухе неприятно. И дети всегда в восторге от такого времяпрепровождения. А еще у нас в городе периодически организуют авиа-шоу . Вот где можно не только понаблюдать, но и потрогать самолет и даже посидеть у него в кабине.

А в конце выпуска я хочу предложить попробовать свои силы в создании самолетиков из бумаги в технике оригами. Даже если ваш малыш уже умеет делать всем известную модель самолета "Стрела", то существует еще множество других моделей. (Я когда-то выкладывала в блоге 21 схему для самолетиков). Возьмите получившиеся самолетики с собой на прогулку и устройте соревнования. Какой самолет красивее всего? Какой дальше всего летит? Какой дольше других планирует в воздухе? Уверенна, что пускать самолетики понравится не только мальчишкам и девчонкам, но даже их мамам и папам. Надеюсь, и Дане это занятие тоже будет интересно:)