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為什么飛機會在天空中留下白色條紋

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為什么飛機會在天空中留下白色條紋


噴氣式飛機飛過的尾跡云在猶他州沙漠上空劃過 。圖片來源：Tonywestphoto by Getty Images
據《大眾科學》（勞倫·勒弗）：如果你曾經抬頭看一片湛藍的天空 ， 看到筆直的白線縱橫交錯地穿過地平線，或者看著一架飛機從上方飛過時噴出一股煙羽，你可能會想，“這是什么原因？”凝結尾跡，簡稱尾跡，并不像你從汽車排氣管上看到的那樣，只是廢氣（盡管它們很相似） 。不，它們也絕對不是“化學尾跡”
相反，它們是在煙塵顆粒上結晶的冷凍水蒸氣，這兩種顆粒都是噴氣式飛機內燃機的標準副產品 。簡而言之 ， 劍橋大學研究航空對環境影響的工程學教授斯蒂芬·巴雷特說：“軌跡是一個人造云 ?！??！八鼈兣c天然卷云非常相似，只是它們最初又長又直，”他告訴《大眾科學》 。盡管關于飛機分發精神控制化學物質的陰謀論是不正確的，但飛機尾跡正在對行星產生負面影響 。
飛機尾跡是如何形成的？
盡管像水蒸氣和灰塵一樣簡單 ， 但飛機尾跡并不總是形成或徘徊 。大氣條件必須恰到好處，才能使噴氣蒸汽結晶：足夠潮濕 ， 水不會蒸發，足夠涼爽，水會結冰 。巴雷特說：“足夠冷或足夠潮濕的空氣被稱為過飽和冰 ?！?。
與其他大氣高度相比，冰過飽和在標準商用噴氣式飛機巡航高度（約35000英尺以上）相對常見 。然而，他補充道 ， 這種情況只發生在大約5%到10%的時間里 。
軌跡持續的時間長度或其“持久性”也取決于條件 。Barret解釋說，溫暖干燥的空氣通常意味著它們會在幾秒鐘或幾分鐘內消散 ， 但正確的冷濕配方可能會讓尾跡云停留長達六個小時，在天空中廣泛傳播 。
倫敦帝國理工學院交通與環境教授Marc Stettler表示，由于飛機尾跡與溫度和空氣濕度密切相關，它們會因季節和地區而異 。斯特特勒指出，在許多地方，它們在春季和秋季更為常見 。
飛機尾跡危險嗎？
有點——但對人類健康沒有任何直接的影響，可能也不是你所期望的那樣 。越來越多的科學研究，包括Barrett和Stettler進行的研究 ， 表明飛機尾跡會累積產生變暖效應，導致人為氣候變化 。
當然 ， 航空旅行會導致氣候變化，因為飛機燃燒化石燃料飛行并向空氣中添加二氧化碳 。但飛機尾跡的熱效應是一個獨立的現象 ， 與航空業的溫室氣體排放不同 。這是一個令人驚訝的強大影響 。
巴雷特說：“航空產生的尾跡造成的變暖與航空產生的所有二氧化碳一樣多，但有一個關鍵區別 。” 。飛行產生的碳排放是累積的，在幾十年內累積起來，而飛機尾跡是暫時的 ， 只需幾個小時就會消散 ?！斑@意味著最后六個小時的飛機尾跡造成的變暖與過去60年的（航空）二氧化碳一樣多 。這是一個相當強大的杠桿，”他說 。
換句話說，Stettler解釋說，在任何一年中，飛機尾跡估計占人為造成的所有變暖的2% ， 這包括從汽車排放到農業再到供暖的一切 。2%可能看起來不多，但一些消息來源估計，在未來30年內，商業空中交通將增加2.5倍，當地球處于危險之中時 ， 一切都很重要 。
飛機尾跡是如何使氣候變暖的？
由于尾跡和其他云一樣是明亮的白色和隔熱的，它們反射光和熱 ， 也會將其捕獲 。在陽光明媚的日子里，尾跡同時做兩件事 。巴雷特說，它“就像一條毯子”，防止地球表面的熱輻射逃逸到太空——這就是變暖效應 。同時，它還將來自太空的陽光反射到遠離地球表面的地方，起到冷卻作用 。不幸的是 ， 即使在陽光明媚的時候，通常毯子效應也會超過反射器效應，巴雷特說 。
當太陽落山時 ， 沒有競爭 。在夜間，沒有空間光線讓飛機尾跡反射，只有熱量讓它們被困住 。盡管尾跡是短暫的，但一旦最初的障礙消失，它們反彈回地球表面的熱量并不會奇跡般地逃逸 。此外，任何時候都有這么多飛機在空中，如果條件合適，可能已經有另一條軌跡在那里，以取代消散的任何東西 。
我們如何解決這個問題？
Barrett說，冰過飽和區域在大氣中可能是非常廣泛的帶，但它們通常很薄，這意味著飛行員可以通過稍微高于或低于適合尾跡的條件來避開它們 。他補充道，在許多情況下，可能只需要調整1000英尺左右，“相對于巡航高度來說很小” 。換句話說 ， 稍微改變一下飛行路線可能會產生很大的影響 。
Stettler說：“目前，我們并不擅長預測35000英尺高空的大氣條件 ?！?。他解釋說：“沒有大量的數據，這也不是氣象學家的首要任務 ?！?。但研究人員正在努力提高我們預測大氣條件并相應地規劃飛行的能力 。巴雷特說，在此期間，簡單地像飛行員目前所做的那樣實時應對情況 ， 以盡量減少湍流，并在出現尾跡后立即調整高度，可能會大大減少全球影響 。
已經有一些小規模的預測試驗 ， 包括一項涉及谷歌、突破能源和多家航空公司的試驗 。但巴雷特指出，需要更多的大型測試來更好地了解如何最好地緩解尾跡 ?！斑@真的是下一個挑戰——比如說整個蘇格蘭領空或大西洋的大部分航線——這就是我們下一步需要去的地方 ?！?br>然而，斯特特勒指出，即使我們控制住了飛機尾跡，航空業仍需要做更多工作 。他說：“減少飛機尾跡的影響不應取代或替代減少航空二氧化碳排放的行動 ?！?。畢竟 ， 如果所有的尾跡在最后一次噴射中消失，仍有數十年的揮之不去的排放需要擔心 。