Войти
Инверсионный след от самолета | Инверсионные следы | |
|---|---|
 Инверсионные следы выхлопных газов двигателя образуются за Swiss International Air Lines Airbus A340 | |
| Род | Cirrus (завиток волос), перисто-кучевые или перисто-слоистые |
| Высота | от 7500 до 12000 м. (От 25000 до 40000 футов) |
| Классификация | Семейство A (Высокий уровень) |
| Внешний вид | длинные полосы |
| Облако осадков ? | No |
Инверсионные следы (; сокращение от «следы конденсации ») или следы паров представляют собой линейные облака, образующиеся выхлопом двигателя самолета или изменения атмосферного давления, обычно на крейсерских высотах в несколько миль над поверхностью Земли. Инверсионные следы состоят в основном из воды в виде кристаллов льда. Комбинация водяного пара в выхлопных газах авиационных двигателей и низких температур окружающей среды, существующих на больших высотах, позволяет образовывать следы. Примеси в выхлопе двигателя из топлива, в том числе соединения серы (0,05% по весу в реактивном топливе), образуют некоторые из частиц, которые могут служить местами для роста капель воды в выхлопе и, если образуются капли воды, они могут замерзнуть, образуя частицы льда, образующие инверсионный след. Их формирование также может быть спровоцировано изменениями давления воздуха в вихрях законцовки крыла или в воздухе по всей поверхности крыла. Инверсионные следы и другие облака, непосредственно возникшие в результате деятельности человека, вместе называются homogenitus .
В зависимости от температуры и влажности на высоте, на которой образуются инверсионные следы, они могут быть видны всего несколько секунд или минут или могут сохраняться в течение часов и простирается до нескольких миль в ширину, в конечном итоге напоминая естественные перистые или высококучевые облака. Постоянные инверсионные следы представляют особый интерес для ученых, поскольку они увеличивают облачность Атмосфера. Образовавшиеся облачные формы формально описываются как homomutatus и могут напоминать перистые, перисто-кучевые или перисто-слоистые облака и иногда называются cirrus aviaticus . Предполагается, что устойчивые инверсионные следы влияют на глобальный климат.
Инверсионные следы от Qantas Boeing 747-400 на высоте 11000 м (36000 футов) Выхлоп двигателя преимущественно состоит из воды и углекислого газа. продукты углеводородного топлива. Многие другие химические побочные продукты неполного сгорания углеводородного топлива, включая летучие органические соединения, полициклические ароматические углеводороды, спирты, озон и частицы сажи. наблюдались при более низких концентрациях. Точное качество зависит от типа двигателя и основной функции двигателя внутреннего сгорания, при этом до 30% выхлопных газов самолетов составляет несгоревшее топливо. (Также были обнаружены металлические частицы микронного размера, возникающие в результате износа двигателя.) На больших высотах, когда этот водяной пар выходит в холодную среду, локализованное увеличение водяного пара может повышать относительную влажность воздуха в прошлом. точка насыщения. Затем пар конденсируется в крошечные капли воды, которые замерзают, если температура достаточно низкая. Эти миллионы крошечных капель воды и / или кристаллов льда образуют инверсионные следы. Время, необходимое для остывания пара и его конденсации, составляет инверсионный след, образующийся на некотором расстоянии позади самолета. На больших высотах для переохлажденного водяного пара требуется спусковой механизм, способствующий осаждению или конденсации. Частицы выхлопных газов в выхлопе самолета действуют как пусковой механизм, заставляя захваченный пар быстро конденсироваться. Инверсионные следы выхлопных газов обычно образуются на большой высоте; обычно выше 8000 м (26000 футов), где температура воздуха ниже -36,5 ° C (-34 ° F ). Они также могут формироваться ближе к земле, когда воздух холодный и влажный.
Исследование 2013–2014 годов, проведенное совместно с НАСА, Немецким аэрокосмическим центром DLR и Национальным исследовательским советом Канады NRC, показало, что биотопливо может уменьшить образование следов. Это сокращение объяснялось демонстрацией того, что биотопливо производит меньше частиц сажи, которые являются ядрами, вокруг которых образуются кристаллы льда. Испытания проводились при полете DC-8 на крейсерской высоте с самолетом-сборщиком проб, летевшим по следу. В этих образцах количество частиц сажи, образующих инверсионный след, было уменьшено на 50-70 процентов при использовании 50% смеси обычного топлива Jet A1 и биотоплива HEFA (гидрообработанные сложные эфиры и жирные кислоты), произведенного из камелины.
Камеры облачности визуализируют частицы излучения по тому же принципу, что и инверсионные следы или вихри на концах крыльев. Здесь частицы излучения служат ядрами для образования капель, создавая явления, подобные инверсионному следу. 
Винтажный P-40 Warhawk с вихревой конденсацией на кончике пропеллера, Темора Аэропорт, Австралия, 2009 г. 
Воспроизвести мультимедиа (видео) Инверсионные следы струи в голубом небе, 2018 г. Когда крыло создает подъемную силу, оно вызывает вихрь для образования на законцовке крыла и на конце закрылка при раскрытии (законцовки крыльев и границы закрылков представляют собой разрывы в воздушном потоке). Эти вихри на концах крыла сохраняются в атмосфере спустя долгое время после того, как самолет пролетел. Снижение давления и температуры в каждом вихре может вызвать конденсацию воды и сделать видимыми ядра вихрей на законцовках крыла. Этот эффект чаще встречается во влажные дни. Вихри законцовки крыла иногда можно увидеть за закрылками авиалайнеров во время взлета и посадки, а также во время посадки космического челнока.
. Видимые ядра вихрей законцовок крыла контрастируют с другими основными типами инверсионных следов, которые возникают в результате сгорания. топлива. Инверсионные следы от выхлопных газов реактивного двигателя видны на большой высоте непосредственно за каждым двигателем. В отличие от этого, видимые ядра вихрей на законцовках крыла обычно видны только на малой высоте, когда самолет движется медленно после взлета или перед посадкой и где влажность окружающей среды выше. Они следуют за законцовками и закрылками, а не за двигателями.
При установке большой тяги лопасти вентилятора на входе в турбовентиляторный двигатель достигают околозвуковых скоростей, вызывая внезапное падение давления воздуха. Это создает конденсационный туман (внутри воздухозаборника), который часто наблюдается у авиапассажиров во время взлета.
На концах вращающихся поверхностей (таких как пропеллеры и роторы ) иногда образуются видимые следы.
Инверсионные следы, влияя на радиационный баланс Земли, действуют как радиационное воздействие. Исследования показали, что инверсионные следы улавливают исходящую длинноволновую радиацию, испускаемую Землей и атмосферой (положительное радиационное воздействие), с большей скоростью, чем они отражают входящую солнечную радиацию (отрицательное радиационное воздействие). НАСА провело большое количество подробных исследований атмосферных и климатологических эффектов инверсионных следов, включая влияние на озон, образование кристаллов льда и состав частиц, в рамках проекта «Атмосферные эффекты авиации» (AEAP). Глобальное радиационное воздействие было рассчитано на основе данных повторного анализа, климатологических моделей и кодов переноса излучения. По оценкам, на 2005 год она составит 0,012 Вт / м² (ватт на квадратный метр) с диапазоном неопределенности от 0,005 до 0,026 Вт / м² и низким уровнем научного понимания. Таким образом, общий чистый эффект инверсионных следов положительный, т. Е. Согревающий эффект. Тем не менее, эффект меняется ежедневно и ежегодно, и в целом величина воздействия не очень хорошо известна: в глобальном масштабе (для условий воздушного движения 1992 года) значения варьируются от 3,5 мВт / м² до 17 мВт / м². Другие исследования определили, что ночные полеты в основном ответственны за эффект потепления: хотя на них приходится только 25% дневного воздушного движения, они вносят от 60 до 80% радиационного воздействия инверсионного следа. Точно так же зимние полеты составляют лишь 22% ежегодного воздушного движения, но составляют половину среднегодового радиационного воздействия.
Исследование 2015 года показало, что искусственная облачность, вызванная «вспышками» инверсионных следов, уменьшает разницу между дневным и ночным временем температуры. Первые снижаются, а вторые повышаются по сравнению с температурами накануне и на следующий день после таких вспышек. В дни со вспышками дневная и ночная разница температур уменьшалась примерно на 6 ° F (3,3 ° C) на юге США и на 5 ° F (2,8 ° C) на Среднем Западе.
Дальнейшие исследования показали, что Радиационное воздействие из-за инверсионных перистых облаков является крупнейшим из известных компонентов радиационного воздействия, связанным с воздушным движением, и превышает общий вклад СО2, накопленный авиацией с момента ее создания. В 2019 году исследование предсказало, что без вмешательства к 2050 году глобальное радиационное воздействие перистых перистых облаков утроится по сравнению с исходным уровнем в 2006 году и достигнет 160 или даже 180 мВт / м².
приземление самолетов на три дня в Соединенных Штатах после 11 сентября 2001 предоставило ученым редкую возможность изучить влияние инверсионных следов на климат. принуждение. Измерения показали, что без инверсионных следов местный диапазон суточных температур (разница дневных и ночных температур) был примерно на 1 ° C (1,8 ° F) выше, чем непосредственно раньше; однако также было высказано предположение, что это произошло из-за необычно ясной погоды в течение периода.
Следы конденсации подозревались в том, что в течение некоторого времени вызывали изменения «температуры поверхности в региональном масштабе». Исследователь Дэвид Дж. Трэвис, атмосферный ученый из Университета Висконсин-Уайтуотер, написал в научном журнале Nature, что влияние изменения в формировании инверсионного следа самолета в течение трех дней после 11 сентября атака наблюдалась при изменении температуры поверхности, измеренной на более чем 4000 станциях передачи сообщений в континентальной части США. Его исследование зафиксировало «аномальное увеличение средней суточной температуры». диапазон суточных температур (DTR) - это разница дневных максимумов и минимумов на любой метеостанции. Трэвис наблюдал отклонение на 1,8 ° C (3,2 ° F) от двух соседних трехдневных периодов до 11–14 сентября. Это увеличение было самым большим за 30 лет, более чем «на 2 стандартных отклонения от среднего значения DTR».
B-17 ВВС США 8-й воздушной армии и их инверсионные следы Закрытие воздушного пространства в сентябре 2001 года является очень необычным в современном мире. world, но аналогичные эффекты предварительно были идентифицированы из записей Второй мировой войны, когда полеты контролировались более жестко. Исследование климатических записей в районе больших групп авиабаз в 2011 году выявило случай, когда инверсионные следы, по-видимому, вызвали статистически значимое изменение местного климата с температурным разбросом около 0,8 ° C (1,4 ° F), что свидетельствует о том, что изучение исторической погоды данные могут помочь в изучении этих эффектов.
Инверсионный след от самолета, летящего в сторону наблюдателя, может казаться порожденным объектом, движущимся вертикально. 8 ноября 2010 г. в американском штате Калифорния инверсионный след этого типа привлек внимание средств массовой информации как «загадочная ракета», которую не могли объяснить военные и авиационные власти США, и его объяснение как инверсионного следа потребовалось более 24 часов, чтобы американские СМИ и военные учреждения приняли его.
Когда самолет проходит через облако, он может рассеять облако на своем пути. Это известно как отвлечение (сокращение от «след рассеивания»). Теплый выхлоп двигателя самолета и улучшенное вертикальное перемешивание в следе самолета могут вызвать испарение существующих облачных капель. Если облако достаточно тонкое, такие процессы могут дать безоблачный коридор в твердом облачном слое. Первые спутниковые наблюдения за удаленными рельсами, которые, скорее всего, были вытянутыми, вызванными самолетами полосами падений, появились в Corfidi and Brandli (1986).
Облака образуются, когда невидимый водяной пар (H. 2O в газе фаза) конденсируется в микроскопические капли воды (H. 2O в жидкой фазе) или в микроскопические кристаллы льда (H. 2O в твердой фазе). Это может произойти при охлаждении воздуха с высокой долей газообразной воды. Распространение образуется, когда тепло выхлопных газов двигателя испаряет жидкие капли воды в облаке, превращая их обратно в невидимый газообразный водяной пар. Отвалы также могут возникать в результате усиленного перемешивания (захвата) более сухого воздуха непосредственно над или под тонким слоем облаков после прохождения самолета через облако, как показано на втором изображении ниже:.
.
Отстранение является противоположностью инверсионный след. Эта фотография удаленного рельсового пути была сделана 22 ноября 2012 года в Гонконге.
Distrail - узкая полоса просвета, образованная пролетающим мимо самолета, здесь образованная пятном из тонкого перистого слоя.
Инверсионные следы, образовавшиеся в результате пересечения двумя самолетами
бомбардировщиков B-17 над Европой, 1944 г.
Инверсионные следы авиалайнеров, некоторые новые, некоторые старые, рассредоточенные сдвигом ветра
На изображении слева показано небо над Вюрцбургом, Германия без инверсионных следов после прекращения воздушного движения в 2010 г., а на изображении справа показано небо с регулярным воздушным движением на день, когда были подходящие условия для образования инверсионных следов
радужных инверсионных следов от Боинга 747. Этот эффект возникает, когда солнце светит сквозь группу капель воды одинакового размера под относительно небольшим углом
MODIS отслеживание инверсионных следов, образованных воздушным движением над юго-востоком США 29 января 2004 г.
Множественные инверсионные следы над Новая Шотландия
Самолет Airbus A340 авиакомпании Lufthansa оставляет инверсионные следы
Инверсионные следы над юго-западом Вирджиния
Инверсионный след, отбрасывающий тень на нижний слой облаков
Инверсионные следы перед солнцем
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с Инверсионные следы. |
 | Найдите contrail в Викисловаре, бесплатном словарь. |
