Czy samoloty psują pogodę?

Nierzadko bywa, że samolotu jako takiego prawie wcale nie widać, bo jest tak wysoko (loty samolotów pokonujących długie dystanse, na przykład z Europy do Chin czy do Ameryki odbywają się na wysokości około 10 km), ale biała wstęga kondensacji jest bardzo widoczna i pozostaje na niebie długo po tym, jak samolot już odleci. Czy to wszystko nie ma wpływu na pogodę? Czy w szczególności te masowo prujące atmosferę coraz większe samoloty nie zaburzają klimatu? Okazuje się, że tak.

Dowiedziono, że same smugi kondensacji nie zawierają żadnych szkodliwych substancji. Mówił o tym w obszernym wywiadzie dla miesięcznika "Sprawy Nauki" prof. Szymon P. Malinowski z Instytutu Geofizyki Uniwersytetu Warszawskiego (w grudniowym numerze z 2012 r.), opisując jak małe samoloty badawcze laboratoriów fizyki atmosfery latają niekiedy śladem wielkich samolotów (transportowych czy pasażerskich) i pobierają próbki powietrza do analizy. Uczeni mierzą rozkłady temperatur, rejestrują procesy tworzenia się smugi kondensacyjnej i przebieg procesu jej zanikania.

Wszystkie te badania potwierdzają, że w smugach kondensacyjnych pozostających jako ślady przelatujących samolotów - niczego niebezpiecznego nie ma. Jest to wyłącznie zawiesina większych (a więc dających się już zauważyć) kropelek wody, które powstają z naturalnie zawieszonych w atmosferze mikroskopijnych kropelek wody, tak małych, że są w swoim rozdrobnieniu niewidoczne.

Skąd się biorą smugi kondensacyjne? Przelatujący samolot wywołuje w atmosferze potężną turbulencję, która powoduje, że te mikroskopijne kropelki wody zderzają się ze sobą i łączą. To jest główny mechanizm widocznej kondensacji. Czasami lecąc samolotem możemy sami zaobserwować ten proces z bliska - gdy za zakończeniami skrzydeł rodzą się takie smugi. Warto się im przyjrzeć pokonując chociaż na chwilę okropną nudę, jaka zwykle towarzyszy lotniczym podróżom!

Nie tylko wir powietrza tworzący się za lecącym samolotem jest źródłem i powodem kondensacji. Przyczyniają się do tego także odrzutowe silniki. Pracujący silnik lotniczy wytwarza bardzo silny strumień gazów, które są wyrzucane do tyłu i napędzają samolot. Te gazy są bardzo gorące i wilgotne, bo powstają w wyniku spalania ogromnych ilości benzyny.
Zaraz, zaraz - zapyta uważny Czytelnik. Ze spalania wynika wysoka temperatura. Ale skąd ta wysoka wilgotność?
Zastanówmy się więc przez chwilę, co to jest benzyna?

Niby każdy to wie, bo ciągle ją nalewa do wiecznie głodnego baku samochodu, ale gdyby tak dokładniej się zastanowić, to poza brzydkim zapachem i wysoką ceną, żadnych innych cech benzyny na ogół nie znamy. Tymczasem z chemicznego punktu widzenia benzyna to mieszanka różnych węglowodorów. Przeczytajmy jeszcze raz to słowo: węglowodory. To substancje zbudowane z węgla i wodoru. Gdy się je spala (z dodatkiem tlenu pochodzącego z powietrza) to powstaje dwutlenek węgla i produkt połączenia tlenu i wodoru.

Co to za produkt? Woda! Dużo wody! A zatem silniki lecącego samolotu pozostawiają za sobą ciepłe i wilgotne gazy, podczas gdy otaczające samolot powietrze jest bardzo zimne. Na wysokości lotu samolotu odrzutowego panuje temperatura - 500C. O tym, co się dzieje, gdy mieszają się masy ciepłego i wilgotnego powietrza z powietrzem zimnym, można się przekonać obserwując szaleństwa halnego nad tatrzańskimi szczytami. Chmury, kłęby chmur! To samo, tylko na mniejszą skalę, dzieje się za każdym lecącym samolotem!

Wróćmy do pytania zadanego w tytule tego felietonu. Czy samoloty psują nam pogodę? Dopóki było ich mało i loty odbywały się rzadko - smugi kondensacji można było traktować wyłącznie jako jeszcze jeden ciekawy obiekt, zdobiący a może szpecący nasze niebo. Skutki takiego przelotu szybko zanikają, woda z kropelek kondensacji paruje, smuga się rozpływa - i niebo nadal jest błękitne.

Inaczej ma się sprawa obecnie. Na największych lotniskach świata starty i lądowania odbywają się w odstępach kilku minut, a nad lotniskiem krążyć może nawet kilkadziesiąt samolotów. Zanim zdążą zniknąć skutki zaburzeń atmosfery spowodowanych przelotem jednej maszyny - nadlatuje kolejny samolot ze swoją turbulencją i ogonem gorących, wilgotnych gazów.

W efekcie niebo nad lotniskiemstale jest zasnute nienaturalną mgiełką, plątanina smug kondensacji utrzymuje się nadspodziewanie długo, a nawet pojawiają się nowe rodzaje chmur, wcześniej w przyrodzie niespotykane określane jako aviation induced cirrus. Wszystko to budzi niepokój. O tym, że nie jest to niepokój bezzasadny spróbuję Państwu opowiedzieć za tydzień!

Autor: biocybernetyk, automatyk, prof. dr hab. inż., trzykrotny rektor AGH, członek wielu organizacji krajowych i zagranicznych, m.in. PAN, PAU, Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych.