Что такое конденсационный след
Конденсационные следы в атмосфере
Автор: Маглипогода · Опубликовано 14.07.2019 · Обновлено 25.06.2021
Конденсационный след (устар. инверсионный след, реактивный след) — видимый в воздухе след из водяных паров или кристалликов льда, 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. При низких температурах воздуха может наблюдаться и на небольших высотах.
Конденсационный след от самолёта с четырьмя двигателями.
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 влаги, который и 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 (кристаллизации). 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 (десублимация). Также важную роль в формировании следа играет процесс испарения, приводящий к его исчезновению.
Существуют две основные причины возникновения условий для конденсации и появления следа:
Конденсационные следы от поршневых самолётов B-17, Вторая мировая война. Отчетливо виден конденсат внутри вихрей, сбегающих с концов лопастей
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.
Вихревые жгуты с законцовок крыла самолёта F/A-18
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 влечёт 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.
При полёте ракет, если их двигатели производят достаточное количество водяного пара (все ЖРД, а особенно водородно-кислородные, производящие только водяной пар), конденсационные следы могут возникать и в верхних слоях атмосферы, где естественного водяного пара уже недостаточно. Двигатели твердотопливных ракет практически не производят водяного пара, но выбрасывают значительное количество твердых частиц, которые также образуют видимый дымный след, но конденсационным по своей природе он не является.
Конденсационный след, оставленный третьей ступенью ракеты-носителя «Протон» на высоте порядка 90 км.
Конденсационные следы образуются не только на больших высотах полёта (отсюда и одно из ошибочных названий — «высотный след»). На ледовом аэродроме антарктической станции «Амундсен-Скотт» (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».
По заявлениям некоторых климатологов, конденсационные следы оказывают влияние на климат, уменьшая температуру за счёт того, что вырождаются в перистые облака, тем самым увеличивая альбедо Земли. Однако, доля такого влияния на глобальный климат ничтожно мала, поэтому данным фактором можно пренебречь при составлении климатических моделей и прогнозов на будущее.
Следите за погодой и климатом вместе с нами!
Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности.
Привет, друзья!
Су-35. Вихревые жгуты визуально.
Сегодня статья отдыхательная :-). Тема в целом серьезная конечно, в авиации ведь все серьезно :-)… Но вобщем-то я бы это поместил в раздел всяких интересностей и любопытностей. А посему немало будет видео и картинок :-).
Итак… Мы много тут уже рассуждали о различных аэродинамических процессах, об образовании сил, о движениях воздушных потоков. Так вот у меня раньше часто возникал вопрос насчет того, что неплохо бы все это как-нибудь понаглядней увидеть или хотя бы обнаружить косвенные признаки происходящего…
Например, тянет тягач на тяжелом тросе большую машину. Трос натянулся, как струна. Машина поддается, ползет… Вот она сила, в тросе натянутом, чувствуется здорово. А вот самолет весом под сорок тонн, круто задрав нос «попер» вверх.. И где она эта сила :-)? В чем она? Нет, ну мы-то с вами уже знаем о подъемной силе при движении крыла в воздухе. Она, что называется, и слона на высоту поднимет (точнее уж говоря много слонов :-)), но одно дело знать и совсем другое дело видеть…
Я уже писал как-то (не на этом сайте, правда :-)) о своем армейском товарище, который любил пошутить, говоря о самолете, который он обслуживал: «Я, слушай, все понимаю. Подъемная сила там, аэродинамика и все такое прочее. Но как все-таки эта дура в воздухе держится?» То есть (повторю сам себя :-)) речь о том, что было бы все-таки интересно увидеть более наглядно все то, что воздух проделывает с летательным аппаратом, а тот, в свою очередь с воздухом. Напрямую это, к сожалению, увидеть не удастся, но вот косвенно можно, и, если знать о чем речь, то все становится очень даже наглядным.
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.
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 :-).
Инверсионный (конденсационный) след. Самолет Fokker 100.
Самолеты летят на разных высотах. Условия атмосферы разные, поэтому за одним инверсионный след есть, за другим нет.
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).
Транспортник Boeing C-17 Globemaster III.
«Дымный ангел» во всей красе :-).
Справедливости ради стоит сказать, что и другие летательные аппараты тоже неплохие художники 🙂 …
Работа ЛТЦ вертолета. Дым показывает формирование вихрей.
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.
Конденсация в вихревом жгуте механизации крыла.
Вихревые жгуты и область пониженного давления над крылом.
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.
Вихри на концах лопастей винтовых двигателей. Самолет DehavillandCC-115Buffalo.
Самолет Luftwaffe Transall С-160D. Вихри на концах лопастей винтов двигателей.
Конденсация в вихревых жгутах на концах лопастей винтов. Самолет Bell Boeing V-22 Osprey.
Часто происходит взаимодействие вихревых жгутов с инверсионным (конденсационным) следом, и тогда картины могут быть довольно причудливы :-).
Истребитель F-15. Разрежение на верхней поверхности крыла.
СУ-35. Эффект Прандтля-Глоерта, иллюстрация подъемной силы.
Вихревые жгуты и конденсация в зоне пониженного давления на крыле. Самолет EA-6B Prowler.
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.
Истребитель F-18 Super Hornet. Эффект Прандтля-Глоерта.
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.
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.
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.
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…
До новых встреч, и в конце немного видео о канадских гусях :-).
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Конечно зачастую в небе вы видите этот след не настолько «мощный», но есть некоторые моменты о нем, которые вы могли не знать.
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.
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?
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.
Химтрейлы и распыление вирусов с самолётов и вертолётов — разбираем теорию заговора
В соцсетях и рассылках распространяется новая (для Казахстана, не для мира) конспирологическая теория. Так, например, в Facebook публикуются сообщения, гласящие, что «лучший способ уничтожить казахов — это распространить вирус самолетом», в Инстаграм распространяются посты о химических трассах и распылении вирусов (в частности — нового коронавируса) с вертолётов и самолётов, а также ряд видео с общим концептом «Распыление вирусов с борта пассажирских самолетов, заражение грунта и воды» (описание меняется от ролика к ролику).
По многочисленным просьбам читателей разбираемся с очередной теорией «уничтожения населения бактериологическим оружием» (есть версии и со стронцием, барием и литием).
Публикация в Facebook
Также распространяется такое сообщение (орфография сохранена):
Всем привет! Хочется всех предупредить насчет того что эти выходные лучше не выходить на улицу вообще и не открывать окна. Конечно возможно и вся неделя будет не очень не знаю. Вам выбирать следовать этому или нет, но наблюдается, что после обработки вертолетом пары которые в воздухе дают пневманию. Об этом говорят в Актобе. Что почти весь город разом заболел и Шымкент. Носите маски не ниже носа на улице.
Предварительные итоги
Это не более, чем конспирологическая теория, основанная на незнании многими людьми законов физики и оптики. Конденсационный (или инверсионный) след в атмосфере может вести себя по-разному в зависимости от высоты и погоды, а сами следы от разных самолётов располагаются в широком коридоре до 10 км над землёй, что игнорируют сторонники теории химтрейлов.
Что касается распыления реактивов с вертолётов — то это зомби-фейк, уже как минимум несколько месяцев обходящий по кругу весь мир.
Состав дезинфицирующего средства, использующегося в Казахстане отнюдь не секрет — это раствор гипохлорита натрия, входящего в состав любого хлорного отбеливателя.
Для начала разберёмся с логикой и физикой «химтрейлов»
Даже если отставить в сторону то, что некое «мировое правительство» и прочие «масоны и рептилоиды» дышат тем же воздухом, что и все остальные люди, а распрыскивание химикатов на высоте в 7-10 км в принципе неконтролируемо, то можно вывести несколько основных пунктов:
Что такое инверсионный след и как он образуется?
Инверсионный след (ИС) — это конденсационный след, оставленный пролетающим реактивным самолетом. ИС образуются, когда горячий влажный воздух из реактивного выхлопа смешивается с окружающим воздухом низкого давления и низкой температуры. Перемешивание происходит непосредственно за самолетом из-за турбулентности, создаваемой двигателем. Если происходит конденсация (превращение газа в жидкость), то инверсионный след становится видимым. Поскольку температура воздуха на этих высотах очень низкая, для конденсации достаточно небольшого количества жидкости. Вода является нормальным побочным продуктом сгорания в двигателях.
Продолжительность существования ИС прямо пропорциональна количеству влаги, которая уже находится в атмосфере. В сухой атмосфере ИС держатся недолго или вообще не возникают, во влажной — наоборот. Если инверсионные следы сохраняются в течение достаточно длительного периода времени, скажем, час или более, они могут распространяться по небу как облака.
Инверсионные следы фиксируются на протяжении всей истории полетов реактивных самолетов. Во время Второй мировой войны фиксировались ситуации, когда скопление ИС было настолько обширным, что пилоты не могли поддерживать визуальный контакт с соседними или вражескими самолетами во время боя.
Инверсионные следы вызывают озабоченность климатологов, поскольку увеличение числа реактивных самолетов может привести к увеличению облачности. Проводится ряд научных исследований, касающихся образования ИС и их климатических последствий. Перистые облака влияют на климат Земли, отражая поступающий солнечный свет и препятствуя потере тепла с поверхности планеты. Было подсчитано, что в некоторых тяжелых коридорах воздушного движения облачный покров увеличился на 20%. Поскольку инверсионные следы могут распространяться и, по существу, превращаться в перистые облака, считается, что они могут влиять на климат планеты сходным образом.
Что с литием, барием, стронцием?
Источник этого фейка — эксперименты NASA в ионосфере. Подробно один из кейсов описывали наши коллеги из factcheck.org в 2018 году. Кратко: с 2013 года NASA запускает зондирующие ракеты в ионосферу (выше 60, а то и 100 км над поверхностью Земли) для изучения ионосферы. Если совсем упростить, вещества, распыляемые ракетами, позволяют «подкрасить» небо и визуально отследить процессы в ионосфере. На снимке ниже вы можете увидеть результат запуска двух ракет с литиевым газом, распыление состоялось на высоте от 100 до 160 км над Землёй.
Фото NASA
Почему конспирологи ошибаются? Учитывая расстояние и физические условия — это просто невозможно. Крайне маловероятно, что сколько-нибудь значимое количество вещества, рассеянного на такой высоте, достигнет не то что поверхности Земли, но и даже нижнего слоя атмосферы.
А вот так выглядело северное сияние во время распыления в 2017 году схожими ракетами бария, стронция и триметилалюминия (видео ускорено, облака были видны в течение получаса).
Собственно — никаких тайн — ни о веществах, ни о самих экспериментах и их целях. Абсолютно вся информация доступна на сайте NASA и в научных журналах.
Контекст: откуда взялась эта теория заговора
Еще в 2011 году опрос, проведенный в США, Канаде и Великобритании, показал, что 16,6% респондентов верили в теорию химических трасс.
Сторонники теории заговора предлагают различные объяснения. По мнению одних, это попытка контролировать глобальное потепление, в то время как другие ссылаются на гораздо более зловещие цели, такие как контроль населения, психологические манипуляции и испытания биооружия.
«Теория» не раз опровергнута учёными и научными данными
В связи с распространением теории, правительству США пришлось защищаться. Информационный бюллетень EPA и других федеральных агентств, таких как Федеральное авиационное управление и Национальное управление океанических и атмосферных исследований были опубликованы на сайте агентства по охране окружающей среды США.
Что написано в документе?
Контрейлы — это облака в форме линии или «конденсационные следы», состоящие из частиц льда, которые видны за двигателями реактивных самолетов при определенных атмосферных условиях и иногда могут сохраняться. EPA не знает о каких-либо преднамеренных действиях по выбросу химических или биологических агентов в атмосферу.
Естественно, это мало успокоило конспирологов. Подключились учёные. В исследовании, проведенном в 2016 году Институтом науки Карнеги и Калифорнийским университетом в Ирвине, было опрошено 77 ведущих исследователей атмосферы и геохимиков. Все, кроме одного, сказали о невозможности секретной крупномасштабной программы атмосферного распыления. Лишь один ученый зафиксировал необычно высокий уровень атмосферного бария в отдаленном районе с низким уровнем бария в почве. Но чтобы перейти от этого одного результата к идее, что нас тайно опрыскивают химическими веществами, требуется отринуть все законы логики и науки.
Что за самолёт изображён на обложке видео?
Это самолёт участвовавший в тушении пожаров. На территории Чили были лесные пожары в конце 2016 и в начале 2017 года. Тогдашний президент страны, Мишель Бачелет, заявила, что «это были худшие пожары за всю историю Чили». Впервые самолет был использован в Израиле, где помогал справиться с лесными пожарами в ноябре 2016 года, и активно помог Чили: меньше чем за неделю количество активных пожаров удалось сократить с 70 до 32.
747 Global SuperTanker, третий из когда-либо построенных и единственный активный на сегодняшний день, использует фюзеляж 747-400 для хранения порядка 20 000 галлонов (примерно 75 800 литров) воды или антипирена. Такой объем жидкости, сброшенной с высоты в 180 метров, может помочь погасить даже самый мощный лесной пожар.