Popularna znanost
Tragovi letenja
Prvi se puta pojavljuju na nebu u ljeto 1940. godine tijekom Bitke za Britaniju. Nastavak slijedi tijekom letova teških savezničkih bombardera nad Trećim Reichom. Od tog doba tragovi letenja naša su svakodnevica.
Tragovi letenja što ih tijekom 2. Svjetskog rata teški američki bombarderi ostavljaju iznad europskog kontinenta. Izvor fotografija nepoznat.
Što su to tragovi letenja?
Tragovi letenja su umjetni oblaci koji nastaju kao posljedica letenja. Načinjeni su od kristalića leda, tek u iznimnim slučajevima od kapljica vode. Postoje dvije vrste tragova letenja i to s obzirom na porijeklo vode i način kondenzacije ili depozicije. Kondenzacija je prelazak iz plinovitog u tekuće, a depozicija iz plinovitog u kruto agregatno stanje bez tekuće faze. Porijeklo vode može biti iz ispušnih plinova nastalih sagorijevanjem tekućeg fosilnog goriva u avionskim motorima ili vodene pare već prisutne u zraku. Kondenzacija ili depozicija mogu biti uzrokovane niskom temperaturom ili padom tlaka zraka.
Kondenzacijski tragovi kao rezultat ispušnih plinova motora
Neovisno radi li se o avionskom ili automobilskom motoru, mlaznom ili klipnom, kod svih motora koji koriste tekuća fosilna goriva, neki od naftnih derivata, kemičari bi rekli goriva na bazi ugljikohidrata, dva glavna produkta sagorijevanja su voda i ugljični dioksid. Zbog nepotpunog sagorijevanja, u ispušnim plinovima će se naći još mnoštvo drugih tvari, kao što su hlapljivi organski spojevi, anorganski plinovi, policiklički aromatski ugljikovodici, oksigenirane organske tvari, alkoholi, ozon i čestice čađe, no u puno manjim količinama.
Prikaz koliko pojedinih tvari nastaje sagorijevanjem kerozina. Slična je situacija i kod sagorijevanja benzina ili dizel goriva.
Nakon izlaska ispušnih plinova na velikim visinama i niskim temperaturama te naglog hlađenja, njihova relativna vlažnost vrlo brzo raste preko zasićenja. Međutim, samo zasićenje nije dovoljno da dođe do kondenzacije ili depozicije vodene pare. Potrebne su higroskopne čestice! U ovom će slučaju za to poslužiti čestice čađe. Na njima će doći ili do kondenzacije ili depozicije vodene pare. Kako je potrebno neko vrijeme da se ispušni plinovi ohlade, to će bijeli tragovi nastajati nešto iza samih motora.
Koliko hladan treba biti okolni zrak pa da nastane ova vrsta tragova letenja? Da bi se formirali tragovi letenja iz ispušnih plinova temperatura okolnog zraka mora pasti ispod -24 stupnja Celzija na razini mora, ispod -36 stupnjeva Celzija na 8000 metara ili ispod -45 stupnjeva Celzija na 15.000 metara. Sloj oblaka cirusa može značiti da su uvjeti pogodni za pojavu tragova letenja.
Studija iz 2013. – 2014. koju su zajednički poduprli NASA, Njemački zrakoplovno-svemirski centar DLR i kanadsko Nacionalno istraživačko vijeće NRC, utvrdila je da bi biogoriva mogla smanjiti stvaranje tragova letenja iz ispušnih plinova. Ovo smanjenje je objašnjeno demonstracijom da biogoriva proizvode manje čestica čađe, koje su jezgre oko kojih se formiraju kristali leda.
Kondenzacijski trag letenja nastao iz ispušnih plinova. Izvor www.pixabay.
Različite faze raspršenja kondenzacijskih tragova letenja.
Kondenzacija uslijed pada tlaka
Tijekom leta zbog različitih brzina opstrujavanja zraka oko trupa, krila i horizontalnog stabilizatora te na lopaticama ventilatora (fena) kod turboventilatorskih (turbofenskih) motora dolazi do promjene hidrostatičkih tlakova. Povećanje brzine uzrokuje smanjenje hidrostatičkog tlaka – Bernoullijev zakon, a ovo, pak, smanjenje temperature zraka – plinska jednadžba. Smanjenje temperature rezultira povećanjem relativne vlažnosti jer te su dvije veličine obrnuto proporcionalne.
Ovakvi tragovi letenja najčešće nastaju na vrhovima ili gornjim plohama krila, u ovisnosti o manevru ili fazi leta. Za razliku od tragova letenja iz ispušnih plinova, ovi se češće vide na malim visinama i pri letu na manjim brzinama.
Vrhovi rotirajućih površina, kao što su propeleri i rotor, ponekad proizvode vidljive tragove.
Kondenzacijski tragovi letenja uslijed pada tlaka zraka, na gornjoj plohi krila i vorteks na vrhovima krila. Izvor https://www.flickr.com/photos/44939325@N02/
Obje vrste kondenzacijskih tragova letenja, rijetko se viđaju zajedno. Izvor https://www.flickr.com/photos/flyforfun/
Posljedice postojanja tragova letenja
Kao i svi drugi oblaci, tako i tragovi letenja utječu na bilancu zračenja koje dolazi na Zemlju i odlazi s nje: hvataju više odlaznog dugovalnog zračenja koje emitira Zemlja i atmosfera nego što odbijaju dolaznog sunčevog zračenja. Procjena globalnog učinka zagrijavanja za 2005. godinu je 12 mW/m2. Na regionalnoj razini, kondenzacijski tragovi letenja mogu uzrokovati promjene površinske temperature, no, s ovakvom koncentracijom letova, te su promjene vrlo male, ispod jednog stupnja Celzija.
