Estela de condensación

Una estela es un rastro  visible en el aire, que consiste en humedad condensada (gotas o cristales de hielo), que se produce en la atmósfera detrás de un avión en movimiento . El fenómeno se observa con mayor frecuencia en las capas superiores de la troposfera , y con mucha menor frecuencia en la tropopausa y la estratosfera [1] . A bajas temperaturas del aire y alta humedad, también se puede observar a bajas altitudes.

Las estelas pertenecen a un grupo separado de nubes - nubes tecnogénicas o artificiales - Ci trac. ( Cirrus tractus , cirrus  - pinnate, tractus  - huella).

El rastro obtuvo su nombre del proceso de condensación de la humedad , lo que conduce a su aparición. La condensación ocurre solo bajo tales condiciones cuando la cantidad de vapor de agua excede la cantidad necesaria para la saturación. Estas condiciones están determinadas por el punto de rocío  , la temperatura a la cual el vapor de agua en el aire alcanza la saturación a una humedad específica dada y presión constante. El grado de saturación se caracteriza por la humedad relativa: el porcentaje de la cantidad de vapor de agua contenida en el aire a la cantidad que se requiere para la saturación (a la misma temperatura). Además de estas condiciones, también es necesaria la presencia de centros de condensación. A temperaturas de hasta -30 ... -40 ° C , el vapor de agua durante la condensación pasa a la fase líquida , a temperaturas inferiores a -30 ... -40 ° C, el vapor de agua se convierte inmediatamente en cristales de hielo , sin pasar por la fase líquida. El proceso de evaporación también juega un papel importante en la formación de la huella , lo que lleva a su desaparición.

Hay dos razones principales para las condiciones de condensación y la aparición de una estela.

El primero es un aumento de la humedad del aire cuando el vapor de agua contenido en los gases de escape del motor de un avión como resultado de la combustión del combustible se suma al vapor de agua atmosférico . Esto eleva el punto de rocío en el volumen limitado de aire (detrás de los motores). Si el punto de rocío se vuelve más alto que la temperatura ambiente, entonces, a medida que los gases de escape se enfrían, el exceso de vapor de agua se condensa. La cantidad de vapor de agua que emite el motor depende de su potencia y modo de funcionamiento, es decir, del consumo de combustible. La formación de una estela de condensación también se ve facilitada por los centros de condensación en forma de partículas de combustible sin quemar o quemado de forma incompleta (hollín).

La segunda razón para la aparición de un rastro visible es una disminución de la temperatura del aire como resultado de una caída de su presión sobre el ala y dentro de los vórtices que se producen al fluir alrededor de varias partes de la aeronave. Estos son los llamados haces de vórtice. Los vórtices más intensos se forman en ángulos de ataque elevados en las puntas de las alas y con flaps extendidos, así como en las puntas de las palas de las hélices. Si la temperatura cae por debajo del punto de rocío, el exceso de vapor de agua atmosférico se condensa en el área por encima del ala y dentro de los vórtices. El grado de reducción de la presión y la temperatura depende de parámetros tales como la masa de la aeronave, el coeficiente de sustentación, la magnitud de la resistencia inductiva y muchos otros. otros factores.

A veces se forman rastros como resultado de una combinación de estas dos causas.

Junto con la condensación, también ocurre el proceso inverso: la evaporación: las partículas de vapor de agua condensado se evaporan y el rastro desaparece con el tiempo. La tasa de evaporación se ve afectada por la humedad del aire que rodea la traza y el estado de agregación de las partículas de la traza. Cuanto más seco está el aire, más rápida se produce la evaporación. Por el contrario, la evaporación no se produce cuando el vapor de agua se encuentra en estado de saturación. El vapor de agua condensado a una temperatura del aire de -30 ... -40 ° C se convierte parcialmente en cristales a una temperatura inferior a -40 ° C, la evaporación de los cristales de hielo ocurre mucho más lentamente que las gotas de agua.

Así, la posibilidad de aparición y duración de una estela de condensación, así como su tipo, dependen de la humedad y temperatura del aire atmosférico (ceteris paribus). A baja humedad y temperatura relativamente alta, es posible que no quede ningún rastro, ya que en tales condiciones el vapor de agua no alcanza un estado de sobresaturación. Cuanto mayor es la humedad y menor la temperatura, más vapor de agua se condensa, más lenta se produce la evaporación, por lo que el recorrido es más rico y más largo. Cuando la humedad relativa es cercana al 100% y la temperatura es lo suficientemente baja, la mayor cantidad de vapor de agua se condensa. Al mismo tiempo, la alta humedad impide la evaporación de partículas traza, lo que conduce a la formación de estelas que pueden existir durante mucho tiempo, a menudo convirtiéndose en cirros o cirrocúmulos. Dado que el vapor de agua en la atmósfera no se distribuye uniformemente, esta es la razón de la misma huella "desigual".

Durante el vuelo de los cohetes, si sus motores producen una cantidad suficiente de vapor de agua (todos los LRE , y especialmente los motores de hidrógeno-oxígeno que producen solo vapor de agua), también pueden producirse estelas en la atmósfera superior, donde el vapor de agua natural ya no es suficiente. . Los motores de cohetes sólidos prácticamente no producen vapor de agua, pero emiten una cantidad significativa de partículas, que también forman un rastro de humo visible, pero no es condensado por naturaleza.

Las estelas se forman no solo a grandes altitudes de vuelo (de ahí uno de los nombres erróneos: "rastro de gran altitud"). En el aeródromo de hielo de la estación antártica " Amundsen-Scott " (altitud 2830 m sobre el nivel del mar), bajo ciertas condiciones (temperatura del aire menos 50 grados y menos), este rastro ya se forma en el despegue o aterrizaje.

Las estelas siguen siendo un factor de desenmascaramiento para las actividades de la aviación militar, por lo que los meteorólogos de aviación calculan la probabilidad de que ocurran utilizando métodos apropiados y emiten recomendaciones a las tripulaciones. Cambiar la altitud de vuelo dentro de ciertos límites le permite evitar o eliminar por completo el efecto indeseable de este factor.

También hay una antípoda (opuesta) a la estela: un rastro "inverso", "negativo" (nombres muy raros), formado por la dispersión de elementos de nubes (cristales de hielo) dentro de la estela bajo ciertas condiciones. Es una reminiscencia de la "inversión de color" en los editores gráficos de los programas informáticos, cuando el cielo azul es una nube y el rastro en sí es un espacio azul puro. Se observa claramente desde tierra con estratos o cúmulos de espesor vertical insignificante y ausencia de otras capas nubosas que enmascaran el fondo azul de la atmósfera superior y es perfectamente visible por las tripulaciones de las aeronaves que vuelan en grupo, y especialmente bien desde el cabina de popa (bombardero, avión de transporte, etc.)

Una estela no debe confundirse con una estela . Una estela es una región perturbada de aire que siempre se forma detrás de un avión en movimiento. Sin embargo, el rastro de condensación, interactuando con la estela, revela en relieve la estructura de vórtice del aire perturbado, formando interesantes efectos visuales.

Es interesante que durante el funcionamiento de un motor turborreactor en tierra, bajo ciertas condiciones, puede producirse un haz de aire en forma de vórtice claramente visible aspirado hacia la entrada de aire.

Véase también

Notas

  1. ↑ Rastro de condensación // Diccionario de términos militares. - M .: Editorial militar Comp. A. M. Plekhov, S. G. Shapkin. 1988 _ Fecha de acceso: 14 de noviembre de 2016. Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2016.

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