是谁在天空画下的“白线”

来源 :科学大众·小诺贝尔 | 被引量 : 0次 | 上传用户:samxustyle
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  云是天空中很常见的事物,给我们很多美好的想象。比如,神话传说认为云是天上的神仙的交通工具,神仙出行的方式是腾云驾雾。
  有时候,同学们抬头仰望天空,会发现蔚蓝的天空像是被两道甚至多道长长的“白线”割裂了,场面很是壮观。有时,还会看到更复杂的形状。
  天空中呈现这样的云的历史并不久远,是有了飞机,尤其是有了喷气式飞机之后才出现的。它们好像是飞机飞过的轨迹,因此被称为航迹云。航空飞行界和航空气象学上称之为飞机尾迹,也就是人们俗称的“飞机拉线”。
  航迹云是如何形成的
  同学们要了解航迹云是如何形成的,先要了解下云是如何形成的。大气层的主要成分是空气,除了空气,还有水。我们知道水有3种状态:气态水即水蒸气、液态水、固态水即冰。如果大气层中的水蒸气比较多(专业的说法是湿度大)、气温比较低,水蒸气就会变成液态的水滴,甚至会结成冰。大气中的水滴和冰越来越多,多到人能看见的程度,那就是云。
  飞机从天上飞过,会发生什么呢?飞机发动机排出的废气含有大量水蒸气,如果飞机外面的气温很低、湿度合适,飞机排出的水蒸气就会与周围冷空气迅速混合后凝结成水滴,形成云,这就是航迹云。飞机要飞到易于水蒸气凝结成水或冰的地方,才会形成航迹云。高度一般在7 000~11 000米,气温在-40℃以下,大气湿度最好在60%左右。航迹云形成的时候,空气温度多在-41~-60℃。据统计,出现在这个温度范围内的航迹云约占总数比例的86%。如果空中温度高于-40℃或低于-60℃,—般很少会出现航迹云。
  这虽然是天上发生的,但是地面上我们也可以看到类似的现象。细心的同学会注意到,在干冷的冬天,刚熄火停止的汽车的排气管上会有水珠,这正是排气管排出的廢气里的水蒸气冷凝而成的水珠,这也正是天上的飞机发动机排到大气中的废气发生的现象。我们在冬天哈出的白汽也是—样的道理。
  或许爱思考的同学会、司:按上面的解释,航迹云应该是直的,为什么还会有圆形的航迹云?
  飞机能飞,必须要有升力,升力来自哪里?机翼下面的气压要比上面的气压高,机翼因此产生升力。气压低也会使大气中的水蒸气凝结成水,形成航迹云。但是,这样形成的航迹云不是直线,而是旋涡形状。为什么会是旋涡形状?在机翼上下面间压强差的作用下,下翼面的气流就绕过翼尖流向上翼面,加上飞机本身在向前飞行,这样就形成翻滚的旋涡,叫作翼尖涡流。
  两个机翼附近分别形成的旋涡形航迹云,有可能会逐渐合并在一起,形成一个圆圈,原理类似抽烟吐烟圈。这样,就形成了圆形的航迹云。
  航迹云的两面性
  航迹云是工业和自然联合馈赠给我们的美景。航迹云除了给我们美的感受,还有—些实际的用途,比如预报天气。如果航迹云比较细薄,很快消散,这是天气晴好的迹象。如果航迹云非常浓重,弥久不散,可能预示着一场暴雨就要来了。
  航迹云除了带来美的一面,还带来了不好的一面。航迹云会产生温室效应,加剧全球变暖。这方面的研究面临很大的困难,因为不可能把全球的飞机都停飞。所以,这方面要得到有说服力的研究结果,很需要智慧。
  智慧的小读者,你能不能大开脑洞,设计一个初步的研究方案,在不影响全球民航正常飞行的情况下,研究航迹云对气候的影响呢?
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