Dlaczego smugi kondensacyjne samolotów utrzymują się na niebie?

Pytanie

Pyta Eugeniusz

Dlaczego smugi kondensacyjne samolotów w niektórych dniach utrzymują się długo na niebie?

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

Przy określonych warunkach emisji z silnika (temperatura i wilgotność spalin), to jak długo za samolotem otrzymują się smugi kondensacyjne zależy przede wszystkim od warunków atmosferycznych na wysokości przelotu samolotu, głównie wilgotności i w mniejszej mierze od temperatury. Za silnikiem gorące i wilgotne (ale nie zawierające skroplonej wody – patrz foto, źródło: Wikipedia) spaliny mieszają się intensywnie z powietrzem z otoczenia na wysokości przelotu.

Contrail.fourengined.arp

Z punktu widzenia termodynamiki mieszanie takie nazywamy mieszaniem izobarycznym (odbywa się ono na poziomie stałego ciśnienia w atmosferze). W mieszaninie mamy pewien ułamek spalin (zawierających dużo pary wodnej)  i powietrza z otoczenia. Żeby smuga istniała (była widoczna) musi w niej dochodzić do kondensacji pary wodnej w kropelki wody lub kryształki lodu, czyli do przesycenia. Im bardziej wilgotne powietrze na wysokości przelotu samolotu, tym większa szansa na to, że w czasie mieszania spalin z otoczeniem dojdzie do przesycenia, kondensacji i powstania smugi. I dalej, im wilgotniejsze powietrze w otoczeniu, tym smuga będzie się dłużej utrzymywać. Domieszanie do smugi kolejnych porcji wilgotnego powietrza z otoczenia spowoduje utrzymanie się nasycenia/przesycenia i podtrzymanie/wzrost kropelek czy kryształków. W wypadku domieszania suchego powietrza tak nie będzie, para w smudze będzie nienasycona i kropelki czy kryształki wyparują.  W skrajnym przypadku, w obszarach gdzie przelatuje dużo samolotów których spaliny dostarczają dużo wody, smuga może przekształcić się w zalegającą długo chmurę, tzw. „aviation-induced cirrus”.

Szczegółowo, z ilustracjami, problem powstawania i trwałości smug kondensacyjnych omówiony jest takim tekście.