瞿立建
云是天空中很常見的事物,給我們很多美好的想象。比如,神話傳說認為云是天上的神仙的交通工具,神仙出行的方式是騰云駕霧。
有時候,同學(xué)們抬頭仰望天空,會發(fā)現(xiàn)蔚藍的天空像是被兩道甚至多道長長的“白線”割裂了,場面很是壯觀。有時,還會看到更復(fù)雜的形狀。
天空中呈現(xiàn)這樣的云的歷史并不久遠,是有了飛機,尤其是有了噴氣式飛機之后才出現(xiàn)的。它們好像是飛機飛過的軌跡,因此被稱為航跡云。航空飛行界和航空氣象學(xué)上稱之為飛機尾跡,也就是人們俗稱的“飛機拉線”。
航跡云是如何形成的
同學(xué)們要了解航跡云是如何形成的,先要了解下云是如何形成的。大氣層的主要成分是空氣,除了空氣,還有水。我們知道水有3種狀態(tài):氣態(tài)水即水蒸氣、液態(tài)水、固態(tài)水即冰。如果大氣層中的水蒸氣比較多(專業(yè)的說法是濕度大)、氣溫比較低,水蒸氣就會變成液態(tài)的水滴,甚至?xí)Y(jié)成冰。大氣中的水滴和冰越來越多,多到人能看見的程度,那就是云。
飛機從天上飛過,會發(fā)生什么呢?飛機發(fā)動機排出的廢氣含有大量水蒸氣,如果飛機外面的氣溫很低、濕度合適,飛機排出的水蒸氣就會與周圍冷空氣迅速混合后凝結(jié)成水滴,形成云,這就是航跡云。飛機要飛到易于水蒸氣凝結(jié)成水或冰的地方,才會形成航跡云。高度一般在7 000~11 000米,氣溫在-40℃以下,大氣濕度最好在60%左右。航跡云形成的時候,空氣溫度多在-41~-60℃。據(jù)統(tǒng)計,出現(xiàn)在這個溫度范圍內(nèi)的航跡云約占總數(shù)比例的86%。如果空中溫度高于-40℃或低于-60℃,—般很少會出現(xiàn)航跡云。
這雖然是天上發(fā)生的,但是地面上我們也可以看到類似的現(xiàn)象。細心的同學(xué)會注意到,在干冷的冬天,剛熄火停止的汽車的排氣管上會有水珠,這正是排氣管排出的廢氣里的水蒸氣冷凝而成的水珠,這也正是天上的飛機發(fā)動機排到大氣中的廢氣發(fā)生的現(xiàn)象。我們在冬天哈出的白汽也是—樣的道理。
或許愛思考的同學(xué)會、司:按上面的解釋,航跡云應(yīng)該是直的,為什么還會有圓形的航跡云?
飛機能飛,必須要有升力,升力來自哪里?機翼下面的氣壓要比上面的氣壓高,機翼因此產(chǎn)生升力。氣壓低也會使大氣中的水蒸氣凝結(jié)成水,形成航跡云。但是,這樣形成的航跡云不是直線,而是旋渦形狀。為什么會是旋渦形狀?在機翼上下面間壓強差的作用下,下翼面的氣流就繞過翼尖流向上翼面,加上飛機本身在向前飛行,這樣就形成翻滾的旋渦,叫作翼尖渦流。
兩個機翼附近分別形成的旋渦形航跡云,有可能會逐漸合并在一起,形成一個圓圈,原理類似抽煙吐煙圈。這樣,就形成了圓形的航跡云。
航跡云的兩面性
航跡云是工業(yè)和自然聯(lián)合饋贈給我們的美景。航跡云除了給我們美的感受,還有—些實際的用途,比如預(yù)報天氣。如果航跡云比較細薄,很快消散,這是天氣晴好的跡象。如果航跡云非常濃重,彌久不散,可能預(yù)示著一場暴雨就要來了。
航跡云除了帶來美的一面,還帶來了不好的一面。航跡云會產(chǎn)生溫室效應(yīng),加劇全球變暖。這方面的研究面臨很大的困難,因為不可能把全球的飛機都停飛。所以,這方面要得到有說服力的研究結(jié)果,很需要智慧。
智慧的小讀者,你能不能大開腦洞,設(shè)計一個初步的研究方案,在不影響全球民航正常飛行的情況下,研究航跡云對氣候的影響呢?