揭秘喷气式飞机天空留白烟之谜,为何空中留下神秘轨迹

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喷气式飞机飞过天空留下的白烟,通常被称为“"contrails"”(凝结尾),它是飞机发动机排出的热气体与高空中的水汽相遇时发生的一系列物理和化学反应的产物。
具体来说,这个过程是这样的:
1. "发动机排气:" 喷气式飞机的发动机燃烧燃料,产生大量高温、高压的气体,其中包含水蒸气(水汽)和二氧化碳等。 2. "高空低温:" 飞机通常在几千米的高空飞行,这里的空气非常寒冷,温度可能远低于冰点(有时甚至在零下40摄氏度以下)。 3. "水汽凝结/冻结:" 当发动机排出的热、湿气体(富含水汽)遇到冷空气时,水汽会迅速凝结(如果空气中有足够的过冷水汽)或冻结(如果温度足够低)成非常微小的水滴或冰晶。 4. "形成白烟(Contrail):" 这些微小的水滴或冰晶聚集在一起,形成了可见的白色云迹,这就是我们看到的“contrail”。
"为什么是白色的?" 这些小水滴或冰晶非常微小,它们会像云一样散射阳光。阳光包含各种颜色,但散射作用对短波长的蓝紫光更强烈,对长波长的红橙光较弱。然而,由于这些冰晶和水滴非常小,它们会均匀地散射所有颜色的光

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你听说过“飞机拉烟”吗?当我们抬头仰望蓝天,看着喷气式飞机轰隆隆飞过头顶时,常常能看到飞机的尾部留下一道长长的白色烟迹,这种情况就是人们常说的“飞机拉烟”。这个白色烟迹到底是什么?它又是如何形成的呢?

气象学家称它为飞机尾迹,也叫“尾迹云”。其实,这种白色烟迹并不是飞机喷出来的烟,而是由于高空温度低,飞机排出来的废气与周围的空气混合后凝结而成的水汽,凝结成为一种特殊云系,看起来是白色的,就好像飞机的拉烟一样。其中,飞机在高空飞行,排除废气与高空空气相混合,混合气体的饱和程度取决于热量与水汽增量两者的净效应,当增湿效应占优势并超过临界值时,就会形成一道拖在飞机尾巴后面的长长的凝结尾迹;而当增热效应占优势时,则不会形成尾迹。

那么,飞机尾迹现象什么时候可以看到的吗?相关工作人员根据经验总结出,一般飞机飞行在7至11千米之间高度时,可能会发生该现象。

除了我们平时见到的飞机拉“白烟”,在重大节日庆典中还可以看到一种“彩烟”。这种“彩烟”一般是特技飞机在进行航空表演时为了营造气氛,有意识地在机尾拉出一条彩色的烟带,在空中绕出各种美丽的造型来,这就是人为制造出来的“表演拉烟”。这两种拉烟的原理大致相同,只不过“彩烟”表演中,人们增加了一点配料,因而就形成了“彩烟”。

拉烟飞行是观众们非常喜爱的表演形式,之前的飞机表演大多采用固体拉烟弹。但固体彩烟有个缺点,就是颜色相对较淡,留空时间也短。经过优化,如今拉烟飞行表演中采用液体拉烟剂,将拉烟时间增加到7至8分钟。它主要依靠飞机机腹下加挂的液体拉烟吊舱,将高沸点的液体拉烟剂注入吊舱,通过氮气加压的方式,将烟剂从拉烟喷嘴里“吹”出来,送入发动机喷出的高温燃气中,形成的蒸气遇冷后凝结成雾,就成为了浓浓的彩烟。

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创

发布于 2025-09-15 14:28
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