Белые полосы за самолётами видел каждый, но мало кто понимает, почему одни тают за секунды, а другие висят часами. Эта разница порождает тревогу и питает одну из самых живучих конспирологических теорий. Разбираемся, как на самом деле устроен инверсионный след — с точки зрения физики, метеорологии и здравого смысла.
Облако, которое создал двигатель Белая полоса за самолётом — инверсионный след, или contrail (condensation trail). Это не метафора, а настоящее облако: скопление ледяных кристаллов. От обычных перистых облаков оно отличается лишь происхождением — его создаёт двигатель. Физика та же: водяной пар при определённых условиях превращается в лёд.
Условия на крейсерской высоте Пассажирские самолёты летят на 9-12 километрах — это верхняя тропосфера или нижняя стратосфера. Температура здесь от минус 40 до минус 65°C, давление — около четверти от поверхностного. Воздух разрежён и содержит мало влаги, но не лишён её полностью. Это гигантская морозильная камера, где любая добавочная порция влаги может мгновенно стать льдом.
Как возникает след При сгорании керосина образуются углекислый газ и вода — примерно 1,24 литра водяного пара на килограмм топлива. Горячий выхлоп (500-600°C) попадает в воздух с температурой минус 50 и ниже, стремительно охлаждается и смешивается с атмосферной влагой. Смесь достигает пересыщения — воздух больше не может удерживать влагу в газообразной форме.
Но для конденсации нужны ядра — частицы, на которых молекулы воды «зацепятся». Двигатель поставляет и их: сажа и аэрозоли серной кислоты из следовых количеств серы в топливе. Пар конденсируется на этих наночастицах, капельки мгновенно замерзают. Миллиарды ледяных кристаллов формируют видимый белый след.
Критерий Эпплмана В 1953 году метеоролог ВВС США Герберт Эпплман показал: след возникает, когда линия смешивания выхлопа с окружающим воздухом пересекает кривую насыщения на термодинамической диаграмме. Для каждой высоты существует пороговая температура: ниже неё след появится, выше — нет. Чем выше влажность воздуха, тем выше порог. На практике, следы возникают при температурах ниже минус 39-40°C — от 8 км в умеренных широтах и от 10-11 км в тропиках. Критерий используется по сей день.
Почему одни следы тают мгновенно, а другие живут часами? Всё определяет один параметр: относительная влажность верхней тропосферы по отношению ко льду.
Сухой воздух (влажность значительно ниже 100%): кристаллы сублимируют обратно в пар за секунды. Видим короткий тающий «хвостик».
Пересыщенный воздух (такие зоны покрывают 10–30 % верхней тропосферы умеренных широт): кристаллы не тают, а растут, вбирая избыточную влагу. След расширяется, расплывается и может превратиться в пелену перистых облаков, существующую часами на сотнях километров.
Между крайностями — весь спектр промежуточных вариантов. След может появляться и исчезать по ходу полёта, когда самолёт пересекает зоны с разной влажностью. Два самолёта на одном маршруте с разницей в полчаса оставят разные следы: ветер на высоте 10 км достигает 150-200 км/ч, воздушная масса за это время сменится полностью.
Влияние на климат Устойчивые следы превращаются в перистые облака, которые влияют на радиационный баланс Земли. Днём они отражают солнечный свет, но в целом сильнее задерживают тепловое излучение Земли. Суммарный эффект — потепляющий. По оценкам МГЭИК, вклад авиационных перистых облаков в потепление сопоставим с вкладом углекислого газа самой авиации, а возможно, превышает его. Ведутся исследования «климатически оптимального маршрутирования» — незначительного изменения высоты для обхода зон пересыщения.
«Химтрейлы»: почему это не наука С середины 1990-х распространяется теория, что следы — это преднамеренное распыление химических или биологических агентов. Разберём ключевые аргументы.
- «Раньше такого не было». Устойчивые следы документируются со Второй мировой. Экипажи B-17 жаловались, что следы выдают их зенитчикам, — из этих военных исследований выросла работа Аппельмана. Изменилось другое: в 1970 году — 10 млн рейсов в год, сегодня — около 40 млн
- «Следы образуют сетку» Маршруты проходят по воздушным трассам, пересекающимся над навигационными точками. Несколько самолётов в зоне высокой влажности — и «сетка» готова. Это геометрия маршрутной сети
- «В воде и почве находят алюминий и барий» Алюминий — третий по распространённости элемент земной коры. Барий — естественный компонент множества минералов. Любительские анализы не учитывают фоновых концентраций и не соблюдают стандартных протоколов. Систематические исследования аэрозолей не обнаруживают аномалий, связанных с авиацией
Логистический аргумент. Глобальная программа распыления потребовала бы молчания сотен тысяч людей — пилотов, техников, заправщиков, производителей, чиновников десятков стран — на протяжении десятилетий. В 2016 году опрос 77 специалистов по химии атмосферы (Калифорнийский университет в Ирвайне): 76 из 77 не нашли доказательств тайного распыления; все «доказательства» имеют стандартные объяснения.
Следы как инструмент наблюдения Поведение следа — индикатор влажности верхней тропосферы. Короткий тающий след — сухой воздух, дождь маловероятен. Устойчивый расползающийся след — высокая влажность наверху, нередко предвестник тёплого фронта и осадков. Спутниковые данные о следах используются для верификации моделей влажности и улучшения прогнозов.
Подготовлено по материалам сообщества «Синоптика — о погоде в России»