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.

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:)

В детстве мы часто любили наблюдать, как летают самолеты, особенно интересно было видеть в голубом небе белую дорогу от лайнера. Тогда мы не задумывались, как называется след от самолета в небе, почему он оставляет за собой дорогу. В школе мы изучали физические явления, которые просто объясняли этот «феномен», но сейчас стоит о них вспомнить, чтобы четко можно было объяснить хотя бы своему ребенку, почему самолет оставляет след в небе.

След от самолета в небе

Маленькие дети вряд ли знают такой термин, как конденсация, хотя в самом раннем возрасте мы им объясняем, почему идет дождь. Конденсацию можно объяснить на примерах, показав зеркало в ванной или трубы, еще можно видеть как запотевают зимой окна в машине.

Происходит это потому, что горячий пар переходит в жидкое состояние и оседает в виде конденсата. Вообще, для того чтобы он образовался нужны три вещи:

• влажный воздух;
• разница температур;
• островки конденсации, например, пылинки в воздухе, они везде есть.

В ванной, после горячего душа, влажный горячий воздух соприкасается с холодным зеркалом, пар переходит в жидкость (воду) и оседает на нем, получается конденсат.

Утренняя роса на тюльпанах

Проведем эксперимент

Конденсат можно сделать самому и быстро увидеть, как происходит это явление. Налейте воду в любую емкость, например в пластмассовую бутылку, и поместите ее в морозилку, минут на 10-20. После этого достаньте ее и посмотрите, как емкость покроется каплями воды – это конденсат. Теплые пары воздуха, присутствующие в комнате, соприкасаются с емкостью и переходят в жидкость, которая стекает каплями по ней.

В природе мы часто наблюдаем капли росы на траве. Теперь мы можем объяснить ребенку откуда она там взялась. Воздух ночью охлаждается, вместе с ним и водяной пар, который контактируя с теплыми объектами, находящимися на Земле (например, с травой), переходит в воду.

Как образуется след от самолета

Теперь посмотрим, что происходит, когда самолет курсирует на большой высоте. Раньше когда говорили, что самолет оставляет белый след, называли его конденсационным по аналогии с физическим явлением. Температура воздуха в атмосфере понижается с высотой, на каждом километре высоты, она ниже на 6 градусов.

Там, где курсируют самолеты, температура воздуха может быть ниже -40 градусов по Цельсию. Из двигателя работающего аэролайнера вылетают горячие струи газов и пара, который конденсируется вокруг частичек дыма от не полностью сжигаемого топлива. Образуется что-то в виде длинного облака, которое впоследствии «рассосется». Иногда его называют не конденсационный, а инверсионный след от самолета. Но в Википедии стоит пометка, что это устаревшее название. Да и лучше пользоваться термином, который связан с физическим явлением и поэтому становится «говорящим».

Как следы самолета влияют на климат планеты

Воздух в атмосфере бывает слишком влажным, но влага не может конденсироваться из-за того, что нет ядер конденсации, например, частичек пыли. Самолет же, пролетая высоко, оставляет за собой такие ядра конденсации, частички неполного сгорания топлива. Чем ярче виден след от самолета, тем влажность воздуха больше и следует ждать дождей. Если же след слабый и быстро исчезает, то погода, скорее всего, будет ясной.

Конденсационные следы самолетов на небе, видимые со спутника

Ученые считают, что следы от самолетов могут влиять на климат планеты. Над теми территориями, где часто курсируют самолеты, все небо покрывается белыми следами. Так вот, мнения ученых о влиянии их на климат расходятся. Одни считают, что образующиеся облака препятствуют охлаждению атмосферы и этим вызывают потепление климата. Другие считают это явление положительным, так как следы от самолетов увеличивают отражательную способность атмосферы, защищая все живое на земле от слишком сильного воздействия ультрафиолетовых лучей.

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.

Конденсационный след от самолёта с четырьмя двигателями. Конденсируется водяной пар, образующийся при сгорании топлива

Конденсационный след от двухмоторного самолёта

Вихревые жгуты с законцовок крыла самолёта F/A-18

Конденсационный след от самолёта в ясную погоду держится долго и расползается на полнеба.

Внешние изображения
Примеры различных конденсационных следов
	Boeing 777-269ER, Kuwait Airways. Сопровождается истребителем F-18 . Самолеты летят в одинаковых условиях, но мощность двигателей у B-777 больше, выбрасывается больше водяного пара. В результате – его след более насыщенный и начинает образовываться раньше, чем у истребителя.
	Boeing 777, Turkish. Airbus A330, Air Berlin . Интервал по высоте – 6000 футов (1829 метров). Самолеты летят в разных условиях. У того, который летит выше, – след образуется, у другого – нет.
	Fokker 100, BMI . Хотя у самолета два двигателя, они расположены недалеко друг от друга. Поэтому оба следа сливаются в один.
	Airbus A319-132, Air China . Конденсационный след возникает в результате понижения давления и температуры воздуха над крылом.
	Boeing 747-243B(SF), Southern Air . В образовании такого следа принимают участие обе причины – и понижение давления воздуха над крылом, и конденсация водяного пара, содержащегося в отработанных газах. Радуга – в результате отражения и преломления солнечного света на частицах следа.
	Boeing 737-232, Canadian North . В комментарии к фотографии сказано: «Когда снаружи -39, нет необходимости смотреть вдаль в поисках конденсационного следа»
	Ми-8ТВ, КомиАвиаТранс . Конденсационный след может появиться и у вертолета. Хорошо выявляется вихревая структура возмущённого воздуха.
	Boeing 737-476, Qantas . Конденсат над крылом, по причине относительно высокой температуры испаряется, как только покидает зону пониженного давления. Интенсивные вихри, сбегающие с законцовок закрылков, существуют продолжительное время. Виден конденсат внутри вихрей.

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 с земли при слоистой или кучевой облачности незначительной вертикальной мощности и отсутствии других слоёв облачности, маскирующих голубой фон верхних слоёв атмосферы. Прекрасно видим экипажами самолётов, идущих в группе, и особенно хорошо с кормовой кабины (бомбардировщика, транспортного самолёта и т.п.)

Конденсационный след не следует путать со спутным следом (см. отдельную статью). 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, образуя интересные визуальные эффекты.

Интересно, что при работе турбореактивного двигателя на земле при определённых условиях может возникать отчётливо видимый вихревой жгут всасываемого в воздухозаборник воздуха.

Влияние на окружающую среду

По заявлениям климатологов , конденсационные следы оказывают влияние на климат , уменьшая температуру за счёт того, что вырождаются в