Один из читателей задал нам два вопроса о самолётах. Хоть это и не вполне вопросы по тематике нашего канала мы все же на него ответим:
Много раз летал на самолётах и часто пилот объявляет высоту на которой проходит полёт. Почти всегда это— 9-10 километров. Почему самолёты летают именно на этой высоте? Также часто вижу, как самолёт оставляет за собой след в небе, похожий на облака. Почему?
Ответим на оба вопроса по очереди.
Почему самолёты летают так высоко?
Средняя скорость самолёта гражданской авиации, когда он уже набрал высоту составляет около 900 километров в час. Значительная часть энергии, затрачиваемая самолётом тратится на то, чтобы преодолеть сопротивление воздуха. Самолёт как бы «расталкивает» воздух находящийся на его пути. Атмосферное давление и плотность воздуха падает по мере увеличения высоты. Чем выше самолёт — тем меньше энергии (и следовательно — топлива) он тратит на преодоление сопротивления воздуха.
Однако двигатель самолёта нуждается в воздухе для работы — он забирает воздух из атмосферы, смешивает его топливом и эта смесь используется в качестве рабочего тела двигателя. Крылья самолёта нуждаются в воздухе для создания подъемной силы, а также управляющие поверхности (закрылки, хвостовое оперение и т.п.) требуют наличия воздуха. Это ограничивает потенциальную высоту полёта.
Обычно самолёты летают на высоте близкой к максимальной для той или иной модели самолёта, погодных условий и т.п. Это делается для экономии топлива и денег.
Почему самолёты оставляют следы в небе?
- Самолётные двигатели используют углеводородное топливо: авиационные керосины и бензины.
- Продуктами сгорания углеводородов являются по большей части горячий углекислый газ и водяной пар. Кроме того в выхлопе есть небольшое количества сажи и соединений серы.
- Как уже обсуждалось выше, самолёты летают на довольно большой высоте. На таких высотах температура за бортом как правило существенно ниже нуля.
- Когда горячий водяной пар сталкивается с более холодным воздухом он конденсируется в виде мельчайших водяных капель. В результате образуется видимый с Земли след, называемый, что не удивительно — конденсационным. Иногда его также называют инверсионным.
- Если воздух, сквозь который летит самолёт, сухой и тёплый, то сконденсировавшиеся капли растворятся в воздухе и след за самолётом быстро исчезнет.
- Если воздух сухой и холодный, то сконденсировавшиеся капли сперва замерзнут в виде кристалликов льда — снежинок, а затем сублимируются перейдя напрямую из твёрдой в газообразную форму. В этом случае след после самолёта будет исчезать медленно.
- Если же влажность воздуха близка к границе формирования облаков, то выхлоп самолёта может стать катализатором формирования длинных и вытянутых облаков.
Авторы: кандидат технических наук Александр Петров, астрофизик Фёдор Карасенко
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где я отвечаю на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
