Da li nas praše? SAGOREVANJE KEROZINA ZBUNILO GRAĐANE Pojedini avioni ostavljaju bele tragove iza sebe, a drugi baš nikakav: Evo šta kažu naučnici

Takav trag može nestati nakon nekoliko minuta, ali se može zadržati i satima, pa se postepeno proširiti u veći sloj oblaka. Da li će se uopšte pojaviti i koliko će dugo trajati, zavisi pre svega od temperature, vlažnosti i strujanja vazduha na visini na kojoj avion leti.

Fizika na 10.000 metara: Kako nastaje beli trag?
Kondenzacioni tragovi najčešće nastaju na visinama na kojima krstare komercijalni avioni, otprilike između osam i 12 kilometara iznad površine Zemlje. Pritisak vazduha na tim visinama znatno je niži nego pri tlu (iznosi između 260 i 190 hektopaskala), dok je temperatura obično niža od -40 stepeni Celzijusa.

Da bi se kondenzacioni trag formirao, u mlazu izduvnih gasova motora mora privremeno doći do zasićenja tečnom vodom. Nastale kapljice se zatim gotovo trenutno smrzavaju i pretvaraju u ledene kristale. Pri tome nastaje trag kakav opisuje Šmit-Aplemanov kriterijum, koji uzima u obzir temperaturu, pritisak i vlažnost okolnog vazduha, kao i karakteristike motora – odnosno odnos toplote i vodene pare u izduvnim gasovima.

Pojednostavljeno, Šmit-Aplemanov kriterijum predstavlja prag koji mora biti pređen kako bi se pojavio kondenzacioni trag. Mešavina vrućeg izduva i okolnog vazduha mora se dovoljno ohladiti da nakratko postane zasićena tečnom vodom. Kapljice koje tada nastanu odmah se smrzavaju i stvaraju vidljivu ledenu prugu.

Okolni vazduh mora biti dovoljno hladan, a izduvni gasovi motora moraju sadržati dovoljno vodene pare. Mlazni motori izbacuju vruće gasove bogate vodenom parom, a njihovim širenjem i mešanjem sa hladnim okolnim vazduhom temperatura naglo pada. Ako je okolni vazduh presuv ili nedovoljno hladan, mešavina neće dostići zasićenje, pa neće doći do kondenzacije, stvaranja leda, niti pojave vidljivog traga.

Postoje i aerodinamički tragovi na krilima

Zbog toga se kondenzacioni tragovi mogu ponašati gotovo poput sistema koji se “uključuje” i “isključuje”. Relativno mala promena temperature ili vlažnosti na visini leta može biti dovoljna da se pređe prag potreban za njihovo stvaranje, dok obrnuta promena uzrokuje njihov nestanak.

Osim kondenzacionih tragova povezanih sa radom motora, postoje i aerodinamički tragovi, na primer oko vrhova krila ili elisa. Oni nastaju zbog lokalnog pada pritiska i posledičnog hlađenja vazduha u strujanju oko površine aviona. Češće se pojavljuju na nižim visinama i u specifičnim uslovima temperature i količine vlage u atmosferi.

Zašto trag nekada iznenada nestane, a nekada ostane satima?
Da li će kondenzacioni trag brzo nestati ili će se održati satima, ponajviše zavisi od relativne vlažnosti u odnosu na led (RHi), kao i od dinamike atmosferskog sloja kroz koji avion prolazi.

Ako je okolni vazduh podzasićen u odnosu na led (RHi manji od 100 odsto), ledeni kristali ubrzo sublimiraju i trag nestaje nakon samo nekoliko minuta. Međutim, ako je sloj prezasićen (RHi veći od 100 odsto), kristali nastavljaju da rastu. Trag se tada pod uticajem vetra i turbulencije širi i prelazi u takozvani contrail-cirrus – cirus nastao iz kondenzacionog traga, koji može trajati satima i prekriti veliku površinu neba.

Na životni vek ovih tragova utiče i vertikalna struktura atmosfere. Tanak vlažan sloj smešten između suvih slojeva, na primer, može produžiti trajanje traga. Zbog toga jedan avion na određenoj ruti može ostaviti vrlo kratak trag, dok avion koji istom rutom prođe samo sat vremena kasnije iza sebe ostavlja širok i dugotrajan sloj. U međuvremenu su se promenili vlažnost, strujanje vetra ili vertikalni slojevi kroz koje avion prolazi.

"Isprekidani tragovi"

Posebno je zanimljiva pojava isprekidanih kondenzacionih tragova. Avion pri tome leti na gotovo konstantnoj visini, dok se trag iza njega naizmenično pojavljuje i nestaje. Razlog nisu promene u radu motora, već vertikalni talasi i lokalne razlike u temperaturi i vlažnosti atmosfere.

Atmosfera neprestano oscilira i kroz nju se šire horizontalni i vertikalni talasi. U uzlaznom delu vertikalnog talasa vazduh se podiže, pritisak pada, a vazduh se adijabatski hladi. Avion koji održava istu visinu tako ulazi u hladniji i vlažniji deo talasa, uslovi prelaze prag za kondenzaciju i trag se pojavljuje. U silaznom delu talasa vazduh se spušta, zagreva, relativna vlažnost pada, ledeni kristali sublimiraju i trag nestaje.

Zbog toga iza aviona ostaje naizgled isprekidana pruga. Drugim rečima, avion ne “ispušta malo pa malo ne”, nego atmosferski sloj kroz koji prolazi oscilira oko praga zasićenja.

Kratkotrajni tragovi traju od nekoliko sekundi do nekoliko minuta, srednje dugi desecima minuta, dok dugotrajni tragovi ostaju vidljivi satima i šire se u cirusni sloj.

Zbog svega ovoga, kondenzacioni tragovi su dobili svoje mesto i u zvaničnoj klasifikaciji oblaka Svetske meteorološke organizacije (WMO). Međunarodni atlas oblaka razlikuje prirodne oblake od onih nastalih ljudskom aktivnošću pod oznakom Cirrus homogenitus.

Ovi oblaci optički i mikrofizički su gotovo identični prirodnim cirusima jer ih čine ledeni kristali, a imaju i dokazan uticaj na klimu i utiču na radijacioni efekat vazduhoplovstva.

Matematika ne laže
Količina vodene pare koju proizvode avionski motori lako objašnjava kako nastaje masivan ledeni trag.

Prosečni putnički avion na visini krstarenja troši između 2.500 i 5.000 kilograma goriva na sat. Sagorevanjem jednog kilograma kerozina nastaje približno 1,25 kilograma vodene pare. To znači da se sagorevanjem goriva proizvede između 3.125 i 6.250 kilograma vodene pare na sat, odnosno približno 1,4 kilograma u sekundi!

Radi poređenja, prirodni cirusni oblak dužine 10 kilometara i poluprečnika 15 metara ima ukupnu količinu ledene vode od svega 14 do 35 kilograma. Avion koji leti brzinom od 240 metara u sekundi tih 10 kilometara preleti za samo 42 sekunde – i za to vreme sagorevanjem goriva proizvede čak 59 kilograma vodene pare!

To znači da je količina vodene pare iz motora aviona na 10 kilometara leta od 1,7 do 4,3 puta veća od ukupne količine leda u celom prirodnom tankom cirusnom oblaku!

Beli tragovi na nebu su, dakle, čista fizika i prirodni procesi: mešanje vruće vodene pare iz goriva sa ledenim vazduhom na velikim visinama.

Blic.rs