Kondenzační stopa: Porovnání verzí
Smazaný obsah Přidaný obsah
m přidána Kategorie:Letecká meteorologie za použití HotCat, portál |
oprava špatné informace, doplnění značka: editace z Vizuálního editoru |
||
Řádek 4:
S jevem kondenzačních stop v letectví se setkáváme už od počátku létání ve standardních [[Letová hladina|letových hladinách]] (první zmínka o nich je z 1. poloviny 20. let 20. století) a kvůli neustálému nárůstu leteckého provozu jejich výskyt neustále stoupá.
Kondenzační stopa (anglicky označovaná jako „condense trail“, zkráceně „contrail“) se objevuje za letouny s pístovými, proudovými a tubrovrtulovými motory létajícími ve výškách obvykle od 7 do 12 kilometrů, tj. v prostředí s
Kondenzační stopy jsou tvořeny drobnými vodními kapkami nebo ledovými krystalky, které vznikají důsledkem promíchávání chladného vzduchu s horkými zplodinami, vzniklými spalováním leteckého paliva. Vznik a doba trvání do rozpadu kondenzační stopy jsou závislé na teplotě vzduchu, vzdušné vlhkosti, atmosférickém tlaku a vzdušném proudění v místě vzniku.
== Vznik kondenzační stopy ==
Ke kondenzaci (zkapalnění) vodních par dochází, pokud je vzduch párami přesycen, to znamená, že není schopen pojmout více vody v plynném skupenství. Stav '''nasycení vzduchu''' vodní párou je funkcí teploty. Čím je teplota vzduchu nižší, tím méně je potřeba molekul vody, aby nastal stav nasycení, tj. aby se molekuly vody shlukovaly do vodních kapiček. Ve vysoké troposféře, ve výškách zhruba nad 8 km, jsou teploty (v mírných zeměpisných šířkách) zpravidla pod -50 °C. Srovnejme: Při 20 °C nastává nasycený stav tehdy, když 1 metr krychlový obsáhne 17,3 gramu vodní páry. Při -50 °C je ke stavu nasycení potřeba jen 0,06 gramu vodní páry v každém krychlovém metru vzduchu. Protože se každé energeticky nevyvážené prostředí snaží vždy nejkratší cestou přivést samo sebe do stavu rovnováhy, představuje stav přesycení situaci, kdy molekuly mají tendenci přecházet z plynného stavu do kapalného, resp. tuhého. Aby se nerovnovážný stav, tj. přesycení, změnil ve stav rovnovážný, musí vzniknout nové skupenství, kterým je vodní kapka, respektive ledový krystal, a to tak velký, aby vzduch v jeho okolí přestal být přesycený a stal se jen nasyceným. Tento proces je urychlen, pokud se v prostoru nachází dostatečný počet tzv. kondenzačních jader (prach, saze, krystaly vody), na kterých pára kondenzuje. Hmotnost páry v jednotce objemu vzduchu vyjadřuje absolutní vlhkost vzduchu. Množství vodní páry, které je vzduch schopen pojmout, je závislé na teplotě. Pokud se absolutní vlhkost vzduchu rovná hodnotě, při které již nastává kondenzace, říkáme, že relativní vlhkost vzduchu je stoprocentní.<ref name="Dvořák 2012">DVOŘÁK, Petr. Kondenzační pruhy za letadly, contrails. ''ČHMU'' [online]. 2012, roč. 2012, č. 10, 27.10.2012 [cit. 2014-03-04]. Dostupné z: http://www.infomet.cz/index.php?id=read&idd=1351335406</ref>
Příklad:
Proudové letadlo, letící v atmosféře s okolní teplotou vzduchu -50 °C a relativní vlhkostí 30 %. Absolutní vlhkost v této hladině je proto 0,02 g.m<sup>-3</sup>. Palivem v letadle je kerosin C<sub>12</sub>H<sub>26</sub>, letadlo má spotřebu každého jednoho motoru 0,42 kg.s<sup>-1</sup>, což odpovídá spotřebě 1,5 tuny paliva na jeden motor a hodinu letu (např. Boeing 737 nebo Airbus 320). Rovnice spalování zní:
2 C<sub>12</sub>H<sub>26</sub> + 37 O<sub>2</sub> → 24 CO<sub>2</sub> + 26 H<sub>2</sub>O
Když dosadíme atomové hmotnosti, máme:
1 kg paliva + 3,48 kg kyslíku → 3,1 kg CO<sub>2</sub> + 1,38 kg vody
Po spálení 1 kg paliva vyjde z motoru do atmosféry 1,38 kg vody. V našem příkladě motor spotřebuje 0,42 kg paliva za jednu sekundu, takže za jednu sekundu vyjde z motoru 0,58 kg vodní páry. Když letadlo letí rychlostí 0,8 Machu, uletí za 1 sekundu 240 metrů. Předpokládejme, že proud vystupujícího vzduchu z motoru má průměr 5 metrů (kuželovitě se rozšiřuje, toto je jen průměrná hodnota), pak každou sekundu vznikne za letadlem válec výstupních plynů o objemu 4680 metrů krychlových, ve kterých je rozptýleno 0,58 kg vodní páry, tedy 0,124 g.m<sup>3</sup>. K tomu připočteme původní vlhkost, která v atmosféře byla, a která se turbulentně smísí s proudem vzduchu z motoru — 0,094 kg (4680 m<sup>3</sup>.0,00002 kg.m<sup>-3</sup>), a dostaneme, že válec vzduchu za motorem obsahuje 0,674 kg vodní páry na 4680 metrů krychlových. Každý jeden metr krychlový vzduchu pak obsahuje 0,144 g vody. To by odpovídalo přesycení asi 230 %. Při nižší teplotě vzduchu a vyšší vlhkosti, např. při přibližování teplé fronty a růstu relativní vlhkosti ve vysoké troposféře, je snadné dosáhnout tímto způsobem přesycení i více než 500 %. Tak může docházet k umělé kondenzaci dokonce i bez přítomnosti kondenzačních jader! Vzniklé kapky vody za motorem okamžitě mrznou a samy působí jako kondenzační jádra na jiné kapky, které ještě nestačily zmrznout. Vlivem turbulence narážejí kapalné kapičky na vzniklá ledová jádra a ihned se s nimi spojují a mrznou, dochází k depozici.<ref name="Dvořák 2012" />
== Faktory ovlivňující vzhled a vývoj ==
| |||