飞机发动机排出的热气进入低温环境后,水气就会凝结,甚至结冰,成为条状的"凝结尾"。这些云气只有高空的飞机才制造得出来,所以又被称为"飞机云"。那么,它是如何形成的呢?
一到秋天,你有没有发现,天气变得相对稳定,常可以看见美丽的蓝天?仰望天空时,有时候还能看到飞机拖出细细的云,就像在水蓝色画布上,用蜡笔画出一条条的细线?
你一定有过这种经验:天气很冷时,从嘴巴"呵"出温暖又潮湿的空气,可以看到白色的雾气在眼前展开。高空中的白色细线也一样,飞机发动机排出的热气进入低温环境后,水气就会凝结,甚至结冰,成为条状的"凝结尾"。这些云气只有高空的飞机才制造得出来,所以又被称为"飞机云"。那么,它是如何形成的呢?
气温:零下四十摄氏度
到底要要多冷才会形成凝结尾?一般来说,必须要低于零下四十摄氏度。在亚热带国家就一定要到高空,还要在温度较低的秋冬季节,才会出现这种大气环境。以海平面为基准往上计算,最靠近海平面的八千到一万一千公尺之间,是所谓的"对流层"。多数大气现象,包含风、云、雨、雪、雾等现象,通常都在对流层发生。
对流层的另一个特色是"高度越高,温度就越低",山上会比平地凉爽,主要也是对流层的气温现象。一般来说,从海平面起,高度每增加一千公尺,温度就会降低约六点五摄氏度。如果地面温度是二十五摄氏度,高度接近四千公尺的玉山山顶,气温就可能降到会结冰的零摄氏度。飞机在高空中,巡航的高度比玉山高得多,如果在对流层顶部飞行,气温就可能降低到零下四十五到零下五十摄氏度。
环境:水气要足够
要构成凝结尾的另一个条件就是有"水"。这些水气主要有两大来源,一个是飞机燃油中含的水分,另一个则是大气中存在的"水气"。
只要飞机飞越的环境湿度足够,发动机吸入冰冷的空气后,会在燃烧室加热,排出混合了二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和水气的热空气。热空气中的微粒或灰尘,遇上冷空气就变成冰晶,附近的水气马上就"黏"上冰晶,变成在地上能看见的条状云。
现象:秋冬季常见
在我国,特别是大城市的上空,每天都有很多飞机穿过,不过,只有在温度较低的秋冬季节,在接近对流层顶部的高空中,温度才有机会达到形成凝结尾所需的低温环境。
最近,不妨抬头看看空中有没有飞机留下的凝结尾,如果能清楚看到有几条凝结尾,就代表飞机有几具发动!
凝结尾有其他作用吗?
近年来,因为"全球暖化"议题很受关注,也有人研究凝结尾对暖化的影响。如果把云想像成高空中的伞,在白天,阳光照射在地面时,它就具备了遮阳(减少温度升高)的效果;到了晚上,地面开始把热辐射逸散回太空,云又能把热辐射反射回地上,能达到保温(减少温度降低)的效果。
2001年,美国遭到恐怖分子攻击时,曾让美国境内的空域全面停飞。科学家研究发现,停飞时期因为少了飞机的凝结尾,有些地方的温差竟比平日增加一摄氏度,可见飞机凝结尾还有不同的功效呢!
为何凝结尾的长短不一?
这是受到不同湿度环境的影响。较干燥的空气会吸收水气,让湿度达到平衡。
如果看到短短的凝结尾,就代表高空环境相对干燥,凝结尾形成后,冰晶就马上"升华(从固态直接汽化)"成看不见的水气;如果空气相对潮湿,同时高空中的风也不强,凝结尾就会又长又明显。
凝结尾有时还能被用来预测天气。如果飞机产生的高空凝结尾又细又短,代表空气相对干燥,后续几天的晴朗机率比较高;凝结尾又粗又长,甚至就算在天空中被风吹散,还是可以看到明显的形状,就代表空气相对潮湿,接下来,天气可能就要变坏了。
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