Chemitrails nie istnieją. Wszystkie „podejrzane” cechy smug kondensacyjnych tłumaczy fizyka atmosfery. Wyjaśniamy ich powstawanie i czym są, aby uspokoić podejrzliwych obserwatorów nieba, którzy w wielu wypadkach wierzą w teorie spiskowe.
AUTOR: Grzegorz Duniec, IMGW-PIB/Centrum Modelowania Meteorologicznego
Spaliny z turbinowych silników odrzutowych można podzielić na trzy zasadnicze grupy[i]:
>> naturalne produkty spalania paliw: CO2, H2O i NOx;
>> produkty nieefektywnego spalania: CO, HC (nie spalone węglowodory) i sadza;
>> emisje związane z jakością paliwa: siarczki i cząsteczki pozostałości, takie jak metale.
W nowoczesnych silnikach lotniczych spalenie 1 kilograma nafty w 3,4 kg tlenu powoduje powstanie następujących ilości składników spalin:
>> 3,16 kg dwutlenku węgla (CO2);
>> 1,29 kg wody (H2O);
>> poniżej 0,6 g tlenku węgla (CO);
>> poniżej 15 g tlenków azotu (NOx);
>> poniżej 0,8 g dwutlenku siarki (SO2);
>> poniżej 0,01 g nie spalonych węglowodorów (CHx);
>> 0,01-0,03 g sadzy (C).
Z powyższej analizy wynika, że 99% masy spalin stanowią dwutlenek węgla i para wodna. Te właśnie produkty spalania, wchodząc w reakcję z zimnym i wilgotnym powietrzem, mogą przyczyniać się do powstawania smug kondensacyjnych. Warunkiem jest odpowiedni pułap przelotu samolotu i dogodne warunki fizyczne.
Powstawanie smugi uzależnione jest od temperatury i wilgotności masy powietrza otaczającej samolot. Podczas izobarycznego mieszania się gorących gazów wydechowych z otaczającym je chłodnym i wilgotnym powietrzem, dochodzi do ochłodzenia spalin zawierających parę wodną. Jeżeli temperatura mieszaniny obniży się do temperatury punktu rosy (stan nasycenia) lub spadnie poniżej tej temperatury, wówczas dochodzi do przesycenia. Nadmiar pary wodnej kondensuje się na jądrach kondensacji lub krystalizacji powodując powstanie kropelek wody lub kryształków lodu. Jeżeli w trakcie mieszania dostarczane są na bieżąco kolejne porcje pary wodnej, przesycenie utrzymuje się i dochodzi do dalszego wzrostu, a także tworzenia się nowych kropelek wody lub kryształków lodu. Z kolei jeśli otaczające samolot powietrze nie zawiera dużej ilości pary wodnej, czyli jest suchsze, to wówczas mieszanina staje się nienasycona (temperatura mieszaniny nie osiąga temperatury punktu rosy), a istniejące w niej kropelki pary wodnej i kryształki lodu wyparowują. Prowadzi to do zaniku smugi kondensacyjnej.
Smugi kondensacyjne powstają w górnej części troposfery i dolnej stratosferze, w warstwie od 7 do 15 km. Grubość smugi waha się w granicach od 1,5 do 2 km. Wyróżniamy smugi kondensacyjne stabilne i niestabilne. Stabilne utrzymują się przez dłuższy czas i często przekształcają się w szeroki pas chmur pierzastych. Długość takiego pasa może sięgać kilku kilometrów. Według WMO (Światowej Organizacji Meteorologicznej) smuga kondensacyjna utrzymująca się dłużej niż 10 minut może być nazywana Cirrus homogenitus. Jeżeli na danym obszarze powstaje smuga, która utrzymuje się dość długo, a do tego występują wiatry powodujące rozprzestrzenianie się smugi na większy obszar nieba, wówczas dochodzi do powstania chmur Cirrus homomutatus, Cirrocumulus homomutatus i Cirrostratus homomutatus. Typową sytuacją synoptyczną, sprzyjającą powstawaniu stabilnej smugi kondensacyjnej, są warunki na skraju górnych układów ciśnienia, w których zaznaczać się będzie ciepły front atmosferyczny (musi wystąpić tutaj wznoszenie się ciepłego i wilgotnego powietrza).
Niestabilne smugi kondensacyjne są krótkotrwałe, a grubość warstwy, w której powstają jest zazwyczaj cieńsza. Warunki synoptyczne, które sprzyjają powstawania tego rodzaju smug to tylne części wypełniających się cyklonów i słabogradientowe pola ciśnienia z rozwiniętymi procesami konwekcyjnymi. W centralnych częściach antycyklonów górnych smug kondensacyjnych nie obserwujemy.
Widoczność smugi kondensacyjnej zawdzięczamy zjawisku rozproszenia światła. Ponieważ rozmiary kropelek wody oraz kryształków są o wiele większe od rozmiarów długości fali elektromagnetycznej w zakresie widma widzialnego (i to około pięćdziesięciokrotnie), to cząstki smugi rozpraszają fale światła każdej długości. Dzięki temu smuga kondensacyjna przybiera lśniąco białą barwę. Obserwując smugę z boku, możemy spostrzec wiszące obrzęki, które kształtem przypominają odwrócone grzyby, podobne do chmur towarzyszących typu mamma. Na smugach kondensacyjnych można również czasami obserwować zjawisko halo o wyjątkowo czystych barwach. Wyjaśnienia wymaga również charakterystyczna przerwa, jaką obserwuje się między smugą i samolotem – powstaje ona, ponieważ od chwili wyrzutu z silnika gorących, bogatych w parę wodną gazów do momentu utworzenia się kropelek lub kryształków lodu upływa trochę czasu.
I wreszcie za mit należy uznać wszystkie teorie spiskowe dotyczące jakichkolwiek negatywnych skutków smug kondensacyjnych. Wszelkie badania wskazują, że smugi nie są niebezpieczne dla ludzi.
[i] https://www.ulc.gov.pl/_download/informacje/emisja_spalin_z_silnikw_lotn.pdf
Oprac. Grzegorz Duniec | Centrum Modelowania Meteorologicznego, IMGW-PIB.
Zdjęcie główne: Miti | Unsplash.
