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尾迹云

尾迹云,即俗称的"飞机拉烟"。人们常常在晴朗的天空中看到喷气式飞机在高空飞行时,机身后边会出现一条或数条长长的"云带"。其实,这不是喷气式飞机喷出来的烟,而是飞机排出来的废气与周围环境空气混合后,水汽凝结而成的特殊云系,航空飞行界和航空气象学上称之为飞机尾迹。

人们常常在晴朗的天空中看到喷气式飞机在高空飞行时,机身后边会出现一条或数条长长的"云带"。其实,这不是喷气式飞机喷出来的烟,而是飞机排出来的废气与周围环境空气混合后,水汽凝结而成的特殊云系,航空飞行界和航空气象学上称之为飞机尾迹,也叫"尾迹云"、"机尾云",也就是人们俗称的"飞机拉烟"。

不是所有的飞机都能制造出这种尾迹云,只有当喷气式飞机在--20℃以下的气层中飞行时,空气湿度接近或达到饱和,同时大气比较稳定时才能产生尾迹云。一般来说在10000米至7000米的高度上飞机容易形成尾迹云,超过这个范围,飞机就不会产生"拉烟"现象了。

那么,它是如何形成的呢? 按成因,飞机尾迹可分成废气尾迹、空气动力尾迹和对流性尾迹。废气尾迹又可分为废气凝结尾迹和废气蒸发尾迹。其中,人们最常见的是废气凝结尾迹。

飞机飞行时消耗大量的燃料,所产生的水汽和部分热量随废气排出飞机体外,进入大气层,并与周围环境空气迅速混合而形成凝结尾迹。它的形成过程与人们常见的地面上的露水、霜和空中的云不同。飞机在高空飞行时排出的废气与环境空气相混,此混合气体的饱和程度取决于热量与水汽增量两者的净效应。当增湿效应占优势并超过某给定的临界值时,就会有凝结尾迹形成;当增热效应占优势时,则不会发生凝结现象,也就不会出现凝结尾迹。由于废气的增热与增湿效应是一定的,所以,此混合气体中究竟会不会出现凝结现象,将取决于环境空气自身的温度、湿度和大气压力。简而言之,环境空气温度高时是不利于凝结尾迹的形成的,只有当环境温度相当低(通常在-40℃以下)时,才有可能出现飞机凝结尾迹。据有关资料表明,出现飞机尾迹时,空气温度多在-41℃~-60℃,约占出现飞机尾迹的86%,如果空中温度高于-40℃或低于-60℃,一般很少会出现飞机尾迹现象。

蒸发尾迹是飞机在高空很薄的云层中飞行的废气对环境空气的加热作用大于增湿作用,混合后的空气由于温度升高,相对湿度减小,结果原有的云层蒸发,在白色云层中形成一长条无云的蓝色缝隙,这便是蒸发尾迹。

产生空气动力尾迹的过程是:飞机在接近饱和的空气中飞行,螺旋桨和机翼的顶端附近空气因动力降压而绝热冷却产生凝结,但这种情况比较少见。

飞机尾迹云存在时间不会太长,通常很快消失,但在条件有利时,可以存在1小时以上,并能扩展成比较广的云层。飞机尾迹高度的季节变化不很明显,总的说来,冬半年出现的次数多于夏半年。尾迹层的厚度平均在1~2千米,下限高度冬季最低,夏季最高。在较厚的飞机凝结尾迹中,不同高度上形成的尾迹长度和浓度也是不一样的。通常在它的底部出现是长度较短而浓度较淡的尾迹,向上逐渐加长变浓,待达到一定高度后,再往上,又变成了断断续续色调浅淡的尾迹。

飞机在进行航空表演时,会有意识地在空中绕出一个个圆圈,于是在尾部拉出一个个圆环形的尾迹云,有时是彩色的,有时是红色的,有时是蓝色或黄色的非常好看。它把飞机在天上优美的运动轨迹记录在空中,展现在观众面前,使人们清楚地看到飞机各种惊险动作的运动轨迹,领略飞行员的高超驾驶技术,十分引人入胜。 有时十几架、二十几架飞机一字排开飞行,会形成一片浓密的尾迹云,蔚为壮观。

飞机拉烟一般使用的拉烟剂是硫酸酐。在中学化学中,我们知道三氧化硫遇水会形成雾状的硫酸;高浓度的盐酸会挥发产生白烟。硫酸酐装在飞机内的高压容器中,呈液体状态,当飞行员打开阀门时,硫酸酐从高压容器中喷出与空气中的水汽结合形成烟雾,如果再加上不同的配料,烟雾就可呈现出鲜艳的颜色。这种方法形成的烟雾虽然很好看,但对飞机表面有腐蚀作用,所以在设置喷嘴时,必须保证不使烟雾喷到机体上。还有一种简便方法:将柴油喷向喷气发动机的尾喷口,也可产生浓浓的白烟。

飞机尾迹在军事上有着重要价值,自近代以来,历来为各国军事家所重视。飞机尾迹对飞行没有影响,但对航空兵战斗行动有一定的影响。喷气式作战飞机在合适的高度上飞行容易出现飞机尾迹。在航空作战中,飞机尾迹的出现很容易暴露飞机航迹和位置。通常飞机在执行军事任务时,为了不过早地暴露自己,就要根据天气预报,弄清飞机尾迹出现的高度层,避免进入能形成尾迹云的云层,才能达到隐蔽自己的目的。 相反,有时也利用飞机尾迹云来迷惑对方,使自己迅速逃离。

在北美和西欧这些航空事业发达的国家里,尾迹云对高云云量已经产生了直接影响。日前,《美国气象学会公报》消息,由喷气式飞机在天空中所遗留的凝结尾迹会影响地面温度,因为所产生的云迹能聚集成云。过去气象学家就怀疑过人工云会影响气候,但无法证实。美国发生"911"事件后,所有商业飞机全部停飞3天,滞留在地面,威斯康星大学专家收集了全美约4000个气象站记录的日最高和最低温度的范围,并与1977-2000年同期记录进行比较,发现"911"以后,白天的温度略高,而夜晚的温度略低,飞机滞留地面期间的最高最低温度范围要高出3度。研究人员推断,尾迹云像人造卷云,反射了太阳的热量。大量的尾迹云将会造成一种无意识人工影响天气的效果。所以无论飞行表演还是军事用途,都要善用尾迹云,绝不能滥用。

存在时间:一般不会太长,通常很快消失。

飞机尾迹出现的季节变化不很明显,总的说来,冬半年出现的次数多于夏半年。

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