尾跡雲

尾跡雲，即“機尾雲”，俗稱“飛機拉煙”。是指飛機排出來的廢氣與周圍環境空氣混合後，水汽凝結而成的特殊雲系，航空飛行界和航空氣象學上稱之為飛機尾跡。

基本介紹

• 中文名：尾跡雲
• 外文名：無
• 俗稱：飛機拉煙
• 別稱：尾跡雲

成因

人們常常在晴朗的天空中看到噴氣式飛機在高空飛行時，機身後邊會出現一條或數條長長的“雲帶”。其實，這不是噴氣式飛機噴出來的煙，而是飛機排出來的廢氣與周圍環境空氣混合後，水汽凝結而成的特殊雲系，航空飛行界和航空氣象學上稱之為飛機尾跡，也叫“尾跡雲”、“機尾雲”，也就是人們俗稱的“飛機拉煙”。

不是所有的飛機都能製造出這種尾跡雲，只有當噴氣式飛機在--20℃以下的氣層中飛行時，空氣濕度接近或達到飽和，同時大氣比較穩定時才能產生尾跡雲。一般來說在7000米至10000米的高度上飛機容易形成尾跡雲，超過這個範圍，飛機就不會產生“拉煙”現象了。

分類

按成因，飛機尾跡可分成廢氣尾跡、空氣動力尾跡和對流性尾跡。廢氣尾跡又可分為廢氣凝結尾跡和廢氣蒸發尾跡。其中，人們最常見的是廢氣凝結尾跡。

飛機飛行時消耗大量的燃料，所產生的水汽和部分熱量隨廢氣排出飛機體外，進入大氣層，並與周圍環境空氣迅速混合而形成凝結尾跡。它的形成過程與人們常見的地面上的露水、霜和空中的雲不同。飛機在高空飛行時排出的廢氣與環境空氣相混，此混合氣體的飽和程度取決於熱量與水汽增量兩者的淨效應。當增濕效應占優勢並超過某給定的臨界值時，就會有凝結尾跡形成；當增熱效應占優勢時，則不會發生凝結現象，也就不會出現凝結尾跡。

由於廢氣的增熱與增濕效應是一定的，所以，此混合氣體中究竟會不會出現凝結現象，將取決於環境空氣自身的溫度、濕度和大氣壓力。簡而言之，環境空氣溫度高時是不利於凝結尾跡的形成的，只有當環境溫度相當低（通常在－40℃以下）時，才有可能出現飛機凝結尾跡。

據有關資料表明，出現飛機尾跡時，空氣溫度多在－41℃～－60℃，約占出現飛機尾跡的86%，如果空中溫度高於－40℃或低於－60℃，一般很少會出現飛機尾跡現象。

蒸發尾跡是飛機在高空很薄的雲層中飛行的廢氣對環境空氣的加熱作用大於增濕作用，混合後的空氣由於溫度升高，相對濕度減小，結果原有的雲層蒸發，在白色雲層中形成一長條無雲的藍色縫隙，這便是蒸發尾跡。

產生空氣動力尾跡的過程是：飛機在接近飽和的空氣中飛行，螺旋槳和機翼的頂端附近空氣因動力降壓而絕熱冷卻產生凝結，但這種情況比較少見。

飛機尾跡雲存在時間不會太長，通常很快消失，但在條件有利時，可以存在1小時以上，並能擴展成比較廣的雲層。飛機尾跡高度的季節變化不很明顯，總的說來，冬半年出現的次數多於夏半年。尾跡層的厚度平均在1～2千米，下限高度冬季最低，夏季最高。在較厚的飛機凝結尾跡中，不同高度上形成的尾跡長度和濃度也是不一樣的。通常在它的底部出現是長度較短而濃度較淡的尾跡，向上逐漸加長變濃，待達到一定高度後，再往上，又變成了斷斷續續色調淺淡的尾跡。

飛機在進行航空表演時，會有意識地在空中繞出一個個圓圈，於是在尾部拉出一個個圓環形的尾跡雲，有時是彩色的，有時是紅色的，有時是藍色或黃色的非常好看。它把飛機在天上優美的運動軌跡記錄在空中，展現在觀眾面前，使人們清楚地看到飛機各種驚險動作的運動軌跡，領略飛行員的高超駕駛技術，十分引人入勝。 有時十幾架、二十幾架飛機一字排開飛行，會形成一片濃密的尾跡雲，蔚為壯觀。

飛機拉煙一般使用的拉煙劑是硫酸酐。在中學化學中，我們知道三氧化硫遇水會形成霧狀的硫酸；高濃度的鹽酸會揮發產生白煙。硫酸酐裝在飛機內的高壓容器中，呈液體狀態，當飛行員打開閥門時，硫酸酐從高壓容器中噴出與空氣中的水汽結合形成煙霧，如果再加上不同的配料，煙霧就可呈現出鮮艷的顏色。

這種方法形成的煙霧雖然很好看，但對飛機表面有腐蝕作用，所以在設定噴嘴時，必須保證不使煙霧噴到機體上。還有一種簡便方法：將柴油噴向噴氣發動機的尾噴口，也可產生濃濃的白煙。

飛機尾跡在軍事上有著重要價值，自近代以來，歷來為各國軍事家所重視。飛機尾跡對飛行沒有影響，但對航空兵戰鬥行動有一定的影響。噴氣式作戰飛機在合適的高度上飛行容易出現飛機尾跡。在航空作戰中，飛機尾跡的出現很容易暴露飛機航跡和位置。通常飛機在執行軍事任務時，為了不過早地暴露自己，就要根據天氣預報，弄清飛機尾跡出現的高度層，避免進入能形成尾跡雲的雲層，才能達到隱蔽自己的目的。 相反，有時也利用飛機尾跡雲來迷惑對方，使自己迅速逃離。

在北美和西歐這些航空事業發達的國家裡，尾跡雲對高云云量已經產生了直接影響。日前，《美國氣象學會公報》訊息，由噴氣式飛機在天空中所遺留的凝結尾跡會影響地面溫度，因為所產生的雲跡能聚集成雲。過去氣象學家就懷疑過人工雲會影響氣候，但無法證實。

美國發生“911”事件後，所有商業飛機全部停飛3天，滯留在地面，威斯康星大學專家收集了全美約4000個氣象站記錄的日最高和最低溫度的範圍，並與1977-2000年同期記錄進行比較，發現“911”以後，白天的溫度略高，而夜晚的溫度略低，飛機滯留地面期間的最高最低溫度範圍要高出3度。研究人員推斷，尾跡雲像人造捲雲，反射了太陽的熱量。大量的尾跡雲將會造成一種無意識人工影響天氣的效果。所以無論飛行表演還是軍事用途，都要善用尾跡雲，絕不能濫用。

存在時間：一般不會太長，通常很快消失。

飛機尾跡出現的季節變化不很明顯，總的說來，冬半年出現的次數多於夏半年。

影響

尾跡雲遺留下的晶體層會引起散射光。儘管目前尚未有足夠的數據說明尾跡雲遺留物的影響力，不過研究人員認為尾跡雲可能真的改變了地球氣候。

美國國家海洋和大氣局地球系統研究實驗室的查爾斯·朗（Charles Long）說：“飛機拉煙讓藍色的天空逐漸變成白色，這可能無意中對地球產生了影響。”這一理論來自於早期的一項關於多少陽光光線抵達地球表面的研究。自20世紀50年代至20世紀80年代起出現了一些變化——太陽光似乎全都被反射回去了。瑞士蘇黎世聯邦理工學院大氣和氣候研究所氣候學家馬丁·維爾德（Martin Wild）表示，在尋求產生這些變化的原因時，科學家試圖將此與太陽變數輸出聯繫起來。不過他們並未發現任何相關性。他表示：“如果不是太陽自身的原因，那一定是大氣層引起了這些變化。”

事實上，20世紀中期，大量的氣溶膠被排放到大氣層，這些氣溶膠最終阻擋了一部分太陽能量。不過隨著美國和歐洲污染物的減少，大氣中氣溶膠排放量的減少，太陽也似乎變得更亮一些。除了這些發現，朗和他的同事還注意到一些陽光直接抵達地球表面，另一些則在通過大氣層時發生散射。污染物減少，理論上散射光應該會變少，然而現實卻是散射光不減反升。朗表示：“這的確是一個謎團，大氣層中肯定有一些物質分散了太陽光，而小顆粒恰好就具備分散太陽光的特質。”而朗相信，飛機發動機尾氣中含有的氣溶膠和水蒸氣是這些小顆粒出現的罪魁禍首。發動機尾氣進入大氣層後遇冷凝結，進而形成了尾跡雲。

其他科學家也表示，已發現一些尾跡雲改變了氣候。尾跡雲會消失，不過它會遺留下薄薄的晶體層。儘管天空看起來很乾淨，其實小顆粒仍逗留在那裡，直到它們最終從大氣層中掉落才算消失。在小顆粒停留在大氣層期間，它們會以相同的方式分散太陽光。目前，朗的研究點僅設在美國的俄克拉荷馬州，原因是那裡的飛機較少，收集的數據也會更加可靠一些。