我們經常能看到,在晴空中,有的飛機飛過,後面會形成數道白線,很是神奇。
那這些白線是什麼呢?
飛機拉線
其實這是一種自然現象,叫做尾跡雲。這種雲可分為兩種:
第一種,在飛機發動機尾噴口處形成。
這種尾跡雲形成機理簡單,也較為常見。主要是由於發動機尾噴口處向後噴出高温氣體燃燒產物,其中含有水蒸氣,在高温燃燒產物遇到冷空氣後,使水蒸氣凝結成小水滴,所以變形成了白色的線狀雲。
發動機後的尾跡雲
也許會有人問到,即是高温燃燒氣體被空氣冷卻,導致其中水蒸氣凝結形成的尾跡雲,為何在低空沒有呢?因為從未見過飛機在起飛階段,發動機後面還有一道白線的現象。
飛機起飛,並沒有尾跡雲
事實上,這是一個很好的解釋,因為在地面或空氣中,空氣密度大,温度高,空氣中的水汽遠未飽和。此時,即使高温水汽降至100℃以下,水汽也不會凝結成小水滴,而是繼續以水汽的形式存在於大氣中。在高空氣中,空氣稀薄,温度低。空氣中的水蒸氣幾乎飽和了。這時,如果高温水汽突然冷卻,就會凝結成小水滴。
飛機發動機
另外,由於飛機發動機工作時,是燃料與十幾乃至數十倍重量的空氣燃燒,燃燒產物中水蒸氣本身就很少,所以在低空,這些水蒸氣不足以讓周邊環境達到飽和,所以這些水蒸氣直接進入大氣中。但在高空中,發動機噴出的水蒸氣也使周邊環境達到飽和,所以,水蒸氣會凝結為小水滴,即“白煙”現象。
熱氣漸漸消失
舉個很簡單的例子,我們打開水壺的蓋子,熱水冒出陣陣“白煙”,但這些“白煙”再向上的運動中就逐漸不見了。這就是因為接近瓶口的位置,水蒸氣接近飽和,所以會出現水汽凝結為小液滴,而遠離瓶口的位置,水蒸氣未飽和,凝結的水滴又變為氣體,分散到大氣中了。
所以,即使發動機噴口處都在向後噴出高温水蒸氣,在不同的大氣環境下,就會有不同的自然現象。
第二種,在機翼尖端或其他尖端地方。
此尾跡雲是空氣流動產生的,受空氣動力學主導。需要滿足較為苛刻的條件。
尾跡雲
首先,環境內的水蒸氣也飽和或接近於飽和。其次,飛機整體速度較快,根據空氣動力學原理,可能局部尖端處會達到聲速,產生巨大的壓力,但過後,會出現局部真空,這壓降就使水蒸氣飽和的大氣呈過飽和狀態,所以水蒸氣將快速凝結,形成“白煙”。
音爆雲
這就是兩種高空尾跡雲形成的機理。但其實,在低空中,也可能會出現飛機“白煙”現象,這就是“音爆雲”,我們將會在下期為您分享,敬請關注。