Что такое инверсионный след самолета. Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности

Содержание
  1. Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности. Экологи предлагают запретить лайнерам оставлять инверсионный след
  2. Вовсе не дым от сгорающего топлива
  3. Почему след виден не всегда?
  4. Почему самолет оставляет белый след и как он называется: реактивный, спутный, конденсационный и инверсионный
  5. Разбираемся в основах физики
  6. Домашний эксперимент с бутылкой
  7. Как образуется след и после каких самолетов
  8. Как правильно называется след от самолета
  9. Влияют ли следы самолета на климат
  10. Инверсионный след от самолета и ракеты
  11. Концепция данного явления
  12. Концевой вихрь крыла
  13. Различные марки самолетов, предусматривающие концевой вихрь крыла
  14. Процесс появления концевого вихря
  15. Длительное наблюдение за концевым вихрем
  16. Отрывно-вихревые течения
  17. Условия для появления отрывно-вихревого эффекта
  18. Горячие следы ракет
  19. Особенности инверсионного следа при проведении испытаний
  20. Огненный шар в воздухе
  21. Яркий след форсажа
  22. Инверсионные следы от самолётов. Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности. Процесс скручивания: научная аргументация
  23. Парадокс Вигнера
  24. Практическое применение

Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности. Экологи предлагают запретить лайнерам оставлять инверсионный след

Что такое инверсионный след самолета. Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности

Пролетающий в небе самолет – это красивое зрелище. Особенно когда он оставляет за собой след, который может тянуться через все небо . Со временем этот след исчезает, его разносят ветра, царящие в небе. Он может быть длинным или коротким, а иногда самолет не оставляет его вовсе. С чем связаны эти явления, почему след иногда остается, а иногда – нет, и из чего он состоит?

Многие любознательные люди задаются этими вопросами. Чтобы разобраться во всех нюансах, необходимо первоочередно понять, из чего же состоит этот след.

Вовсе не дым от сгорающего топлива

Кто-то может заявить, что этот след – не более чем дым, который остается при сгорании топлива, по аналогии с автомобильными выхлопами. Турбины самолета значительно мощнее автомобильного мотора, оттого они и порождают столько дыма. Но этот ответ будет в корне неверным, совершенно не грамотным.

Двигатели самолета действительно выбрасывают газы, оставшиеся от сгорания авиационного керосина, однако выхлоп самолета прозрачен. Ведь ни один самолет в исправном состоянии не дымит на взлетной полосе, при взлете или посадке. Если бы дело было в выхлопе, это стало бы очевидным сразу, и в аэропорту нечем бы было продохнуть. Но кое-что двигатели действительно выбрасывают.

Материалы по теме:

Почему самолет самый безопасный вид транспорта?

Наряду с прочими элементами газовоздушной смеси выхлопа выбрасывается и вода – в парообразном состоянии. Если самолет находится на небольшой высоте, этого обычно не видно. В ситуации же, когда самолет поднялся высоко, вода немедленно кристаллизуется, образуя белые облачка, которые тянутся за каждой турбиной. В этом заключается разгадка того следа, который тянется за самолетами.

Почему след виден не всегда?

Чем ниже температура за бортом, тем быстрее, полнее происходит процесс кристаллизации воды, выбрасываемой двигателями. Если самолет летит низко, о пониженных температурах речи не идет, следа не видно, или он едва заметен. Стоит помнить, что чем выше поднимается крылатая машина, тем ниже опускаются температуры.

В высоких слоях показатель может фигурировать в районе -40 градусов, и вполне естественно, что влага здесь замерзает мгновенно и полностью, формируя густой след.

В таких температурах замерзает даже дыхание человека – стоит вспомнить, что еще буквально 50-60 лет назад пилотам выдавали полушубки и теплую одежду для полетов в любое время года, чтобы они не замерзли в кабинах.

Почему самолет оставляет след? June 23rd, 2017

Конечно зачастую в небе вы видите этот след не настолько “мощный”, но есть некоторые моменты о нем, которые вы могли не знать.

Проверьте себя…

Частенько подняв голову к небу мы видим на нем белую полосу от летящего самолета. След, который он оставляет за собой, называется конденсационным.

К слову, у нас часто называют его инверсионным следом, но в Википедии напротив “инверсионного” стоит пометка “устаревшее название”. Поэтому будем пользоваться термином “конденсационный”.

К тому же, это название “говорящее” – в самом этом названии заложен ответ на вопрос о том, что это такое.

Как правило, непосредственной причиной возникновения следа являются отработанные газы реактивных двигателей. В их состав входит водяной пар, углекислый газ, оксиды азота, углеводороды, копоть и соединения серы.

Из этого только водяной пар и сера ответственны за появление инверсионного следа.

Сера служит образованию точек конденсации, при этом сам инверсионный след может формироваться как из водяного пара, входящего в состав отработанных газов, так и из пара, входящего в состав пересыщенной атмосферы.

Попадая в холодный воздух (а на той высоте, на которой обычно летают самолеты, температура около -40 градусов), пар конденсируется вокруг частичек сжигаемого топлива и получаются мельчайшие капельки, вроде тумана, которые и образуют полосу на небе. Можно сказать, что получается этакое рукотворное длинное облако. Со временем оно рассеется или станет частью перистых облаков.

Почему этот след не всегда виден?

Если для такой влажности температура окружающего воздуха ниже точки росы, то влага образует за двигателями белые конденсационные следы.

На малых высотах они состоят из капель воды, которые обычно быстро испаряются, и след исчезает.

А вот когда самолет идет на большой высоте, где температура воздуха ниже -40 °С, пар сразу конденсируется в ледяные кристаллы, которые испаряются гораздо медленнее.

Кстати, конденсационные следы самолетов могут влиять на климат Земли. Если посмотреть на Землю со спутника, то можно увидеть, что в тех районах, где часто летают самолеты, все небо покрыто их следами.

Одни ученые считают, что это хорошо – следы увеличивают отражательные свойства атмосферы, тем самым не давая солнечным лучам доходить до поверхности Земли. Так можно снизить температуру земной атмосферы и не допустить глобального потепления.

Другие считают, что плохо – возникающие от конденсационного следа перистые облака препятствуют охлаждению атмосферы, тем самым вызывая ее потепление. Кто прав, а кто не прав, покажет время.

Хотят запретить оставлять след?

В зависимости от условий атмосферы и скорости ветра инверсионный след может оставаться в небе до 24 часов и иметь длину до 150 км. Ученые из Университета Рединга (Великобритания) решили выяснить, как заставить самолеты летать бесследно, сохранив при этом рентабельность перевозок.

«Может показаться, что самолету нужно делать немалый крюк, чтобы избежать инверсионного следа. Но из-за кривизны Земли вам требуется лишь немного увеличить расстояние, чтобы избежать действительно длинных следов», — говорит Эмма Ирвин, автор исследования, опубликованного в журнале Environmental Research Letters.

Их расчеты показали, что для небольших ближнемагистральных самолетов отклонение от насыщенных влагой областей, даже в 10 раз превышающее длину самого инверсионного следа, способно уменьшить негативное влияние на климат.

«Для больших самолетов, которые выбрасывают больше углекислого газа на километр, имеет смысл отклонение в три раза большее», — говорит Ирвин. В своем исследовании ученые оценили воздействие на климат, оказываемое лайнерами, летящими на одной и той же высоте.

К примеру, самолету, летящему из Лондона в Нью-Йорк, чтобы избежать образования длинного следа, достаточно отклониться на два градуса, что добавит к его пути 22 км, или 0,4% всего расстояния.

В настоящее время ученые вовлечены в работу над проектом, целью которого является оценка возможности перекройки существующих трансатлантических маршрутов с учетом воздействия авиации на климат.

Реализовать предложения климатологов значит в будущем столкнуться с проблемами в области экономики и безопасности авиационных перевозок, признают эксперты.

«Диспетчерские службы должны оценить, являются ли подобные перекройки маршрутов рейс от рейса осуществимыми и безопасными, а синоптики – понять, способны ли они надежно прогнозировать, где и когда могут образоваться инверсионные облака», — считает Ирвин.

Красивые пушистые полосы, заставляющие долго смотреть вслед пролетающему самолету, не только привлекают взгляды на земле, но и заметно влияют на климат. Поэтому ученые из Европы, где власти всерьез озабочены сокращением выбросов парниковых газов, предлагают все более экзотические решения, касающиеся в том числе авиации – одного из основных техногенных источников загрязнения атмосферы.

Инверсионный (конденсационный) след самолета – не что иное, как частички льда, которые конденсируются из водяного пара при движении самолета, летящего, как правило, на эшелоне, на высотах около 10 км. След образуется не всегда: для его формирования самолет

должен влететь в область с очень низкой температурой и повышенной влажностью, близкой к состоянию насыщения.

Как правило, непосредственной причиной возникновения следа являются отработанные газы реактивных двигателей. В их состав входит водяной пар, углекислый газ, оксиды азота, углеводороды, копоть и соединения серы.

Из этого только водяной пар и сера ответственны за появление инверсионного следа.

Сера служит образованию точек конденсации, при этом сам инверсионный след может формироваться как из водяного пара, входящего в состав отработанных газов, так и из пара, входящего в состав пересыщенной атмосферы.

Задумываться о воздействии искусственных облаков на климат ученые начали давно. Сегодня известно, что инверсионные облака могут способствовать как охлаждению, отражая солнечный свет обратно в космос, так и работать на глобальное потепление, удерживая инфракрасное излучение Земли в атмосфере и не давая ему покинуть планету.

Однако три года назад ученые доказали, что второй эффект, парниковый, гораздо сильнее.

В зависимости от условий атмосферы и скорости ветра инверсионный след может оставаться в небе до 24 часов и иметь длину до 150 км. Ученые из Университета Рединга (Великобритания) решили выяснить, как заставить самолеты летать бесследно, сохранив при этом рентабельность перевозок.

«Может показаться, что самолету нужно делать немалый крюк, чтобы избежать инверсионного следа. Но из-за кривизны Земли вам требуется лишь немного увеличить расстояние, чтобы избежать действительно длинных следов», — говорит Эмма Ирвин, автор исследования, опубликованного в журнале Environmental Research Letters .

Их расчеты показали, что для небольших ближнемагистральных самолетов отклонение от насыщенных влагой областей, даже в 10 раз превышающее длину самого инверсионного следа, способно уменьшить негативное влияние на климат.

«Для больших самолетов, которые выбрасывают больше углекислого газа на километр, имеет смысл отклонение в три раза большее (чем след. — «Газета.Ru»)», — говорит Ирвин. В своем исследовании ученые оценили воздействие на климат, оказываемое лайнерами, летящими на одной и той же высоте.

К примеру, самолету, летящему из Лондона в Нью-Йорк, чтобы избежать образования длинного следа, достаточно отклониться на два градуса,

что добавит к его пути 22 км, или 0,4% всего расстояния.

В настоящее время ученые вовлечены в работу над проектом, целью которого является оценка возможности перекройки существующих трансатлантических маршрутов с учетом воздействия авиации на климат.

Реализовать предложения климатологов значит в будущем столкнуться с проблемами в области экономики и безопасности авиационных перевозок, признают эксперты.

«Диспетчерские службы должны оценить, являются ли подобные перекройки маршрутов рейс от рейса осуществимыми и безопасными, а синоптики – понять, способны ли они надежно прогнозировать, где и когда могут образоваться инверсионные облака», — считает Ирвин.

Ответ:
 Ответ очевиден − по той же причине, по которой при дыхании на морозе появляется туман или иней. В турбинах самолета сгорает углеводородное топливо, а одним из продуктов горения является вода, точнее − ее пар, нагретый до высокой температуры.

Горячие водяные пары, вылетая из сопла турбины, сразу начинают конденсироваться, образуя нитеобразное облако, состоящее из мельчайших капелек воды или кристалликов льда, так как температура на такой высоте ниже −40 °С.

Иногда воздух на высоте бывает перенасыщен влагой, которая не может конденсироваться только из-за отсутствия так называемых ядер конденсации − мельчайших частиц, например пыли.

В таких случаях пролетающий самолет, оставляя за собой частицы сажи − продукт неполного сгорания топлива, вызывает конденсацию перенасыщенных паров атмосферы. Поэтому по интенсивности белого следа от летящего самолета можно судить о влажности воздуха в верхних слоях тропосферы, а значит, и о предстоящей погоде.

Быстро исчезающий или едва заметный след говорит о том, что воздух на высоте сухой, а погода будет безоблачной. А если белый след тянется через все небо, то следует ждать ухудшения погоды.
На фотографиях, сделанных со спутников, Земля во многих местах накрыта плотной белой сеткой следов от пролетевших самолeтов (фото с сайта fiz.1september.ru).

Было показано, что в некоторых случаях следы от летящего самолета превращаются в облака площадью от 4000 до 40000 квадратных километров, оказывая влияние на климат.

Поэтому, например, прекращение на три дня полетов над территорией США после трагедии 11 сентября 2001 года резко увеличило прозрачность атмосферы, и в результате разница между средней дневной и ночной температурой выросла на 1 °С.

Таким образом, белые следы от самолетов служат одним из факторов глобального «затемнения» планеты, противодействующего ее глобальному потеплению.

Источник: https://ismcomp.ru/uvidet-nevidimoe-inversionnyi-sled-effekt-prandtlya-gloerta-i/

Почему самолет оставляет белый след и как он называется: реактивный, спутный, конденсационный и инверсионный

Что такое инверсионный след самолета. Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности

Наблюдая за небом, можно увидеть две белые линии, тянущиеся за самолетом. Это может показаться необычным, если раньше человек никогда не обращал внимания на пролетающую над ним авиацию.

Чаще удивление возникает еще в детстве, вызывая массу вопросов, но со взрослением все они пропадают, а явление становится обыденностью.

Причины, почему за самолетом обычно остается белая полоса, намного проще, чем может показаться.

Разбираемся в основах физики

Настоящую причину появления на небе полос за самолетом знают даже не все взрослые, из-за чего интересующийся таким явлением ребенок порой не может получить никаких ответов.

Но достаточно вспомнить простые опыты со школьных уроков физики, чтобы понять механизмы возникновения такого эффекта на небе и легко разъяснить их своему ребенку.

Хорошим примером для этого может послужить природа выпадения осадков.

Явление напрямую касается круговорота воды, а его основой можно назвать переход жидкости из ледяного твердого состояния в жидкообразное под действием повышенных температур воздуха. Если уровень тепла между объектами заметно различается, то уже растопленный лед начинает трансформироваться в пар, становясь газообразным. После перехода в это состояние вода вновь может стать жидкой.

Это и называется конденсацией, которую можно наблюдать при оседании пара на крышку, закрывающую кипящую жидкость внутри кастрюли, или запотевании зеркал и стекол в ванной после использования горячего душа. От таких частиц, которые попадают на другие объекты в виде конденсата, формируются видимые очертания пара.

Когда газообразная вода, испаряясь из горячей жидкости, попадает в атмосферу, она начинает постепенно смешиваться с ближайшими частицами воздуха, а ее температура медленно сравнивается с окружающей. Именно такое физическое явление объясняет причины, почему после самолета могут образовываться белые полосы – они представляют собой обычный пар.

Знаете ли Вы, что след самолета называется «конденсационным»?

Домашний эксперимент с бутылкой

Разобраться в явлении подробнее можно с помощью простого домашнего эксперимента. Для его проведения потребуется доступ к чистой воде, пустая пластмассовая бутылка любого объема и свободная морозильная камера. На это нужно не более получаса.

Проводится эксперимент следующим образом:

  1. Взять подходящую бутылку, которая потом поместится внутри морозильной камеры. Цвет не имеет значения.
  2. Наполнить выбранную емкость водой, чья температура не превышает комнатную, закрыть и поместить на 20 минут внутрь морозильной камеры.
  3. Достать бутылку из морозилки, поставить на видное место и наблюдать в течение нескольких минут.

На поверхности замороженной бутылки начнут медленно появляться капельки воды, из-за чего вскоре она станет сырой. Образованный конденсат возникает вследствие контакта теплого воздуха с ледяным пластиком, что стимулирует выделение влаги.

Аналогичным явлением считается роса на растениях. Взаимодействие холодного утреннего воздуха с теплой поверхностью приводит к появлению конденсата, группирующегося в маленькие капли. Также к популярным примерам можно отнести образование пара, когда человек выдыхает на улице зимой.

Как образуется след и после каких самолетов

С помощью белых следов дети следят за тем, какую траекторию в небе оставляют реактивные самолеты, и удивляются тому, что иногда никаких признаков привычных полос нет.

Дело в том, что авиация, пролетающая на высоте ниже восьми километров, не оставляет после себя линий. Причина отсутствия следов кроется в разнице температур между нижними и высокими слоями атмосферы. С увеличением высоты воздух становится намного холоднее.

На уровне, где летает большинство самолетов, температура опускается до –40°C.

Причина, почему воздушные судна оставляют за собой белые линии, заключается в работе мотора. Когда основное топливо в виде керосина попадает в двигатель и сгорает, оттуда выплескиваются горячие струи, состоящие из газа и пара. Эта жидкость при контакте с холодным воздухом атмосферы мгновенно трансформируется в туманные скопления.

Вместе с ней из двигателей выбрасываются элементы сажи, которые провоцируют дальнейшее смешивание холодного и горячего потоков воздуха. Чаще всего пар распределяется равномерно по всей области, куда попала жидкость из двигателей. Поэтому линия практически всегда ровная и соответствует направлению движения самолета.

Если уровень влажности в атмосфере слишком низкий, то оставленные следы быстро растворяются в небе. Заметить их удается с трудом. При высокой влажности, наоборот, линии выглядят четкими, насыщенными и держат свою форму намного дольше, при этом постепенно становясь шире.

Белые следы остаются в небе практически от любых самолетов. Их может вызвать как гражданский, так и военный авиалайнер, вне зависимости от размеров и характеристик. Линии остаются даже после винтовой авиации, но тогда они возникают в насыщенной воздушной зоне в результате разряжения воздуха после прохождения лопасти пропеллера и его смешивания с холодной атмосферой.

Иногда можно заметить, как пролетают два самолета, но за одним белый след остается, а за другим – нет. Такое явление можно наблюдать только в трех случаях:

  1. Самолеты находятся на разной высоте – как уже было упомянуто, следы остаются только низкой температуре воздуха, которая отмечается на уровне не менее 8 км.
  2. Большое расстояние между самолетами – влажность в воздушном пространстве может быть разной, из-за чего у одного авиалайнера есть линии, а у второго – нет.
  3. На самолетах установлены двигатели разного типа – некоторые виды не оставляют после себя следов даже при высокой влажности и низкой температуре воздуха.

Также можно заметить такие ситуации, когда после самолета оставалась белая полоса, но потом резко прервалась. Это происходит при изменении влажности воздуха или перепадах температур, хотя чаще ее испарение плавное.

Как правильно называется след от самолета

Многие взрослые не знают, как называются следы от самолета в небе, и ошибочно дают им неправильные имена. Причем некоторые вообще не имеют ни малейшего отношения к авиации или природным явлениям.

Инверсионный след, которым зачастую называют линии после самолета, происходит от слова «инверсия», характеризующего переворот в метеорологии. В случае с полетами авиации предполагается температурный ее вариант, связанный с ростом температуры воздуха при подъеме вверх.

Второе название этого явления – реактивный след. Оно связано с тем, что чаще эффект наблюдается после пролета авиации с одноименными двигателями. Оба варианта ошибочны, хотя ранее считались приемлемыми.

Правильно называть след конденсационным. Именно конденсация становится основной причиной появления белых полос. Если явление не может возникнуть из-за одинаковых температур и низкой влажности воздуха, то и следов от самолета не останется. В то же время инверсии вообще может не быть, как и могут не применяться реактивные двигатели, когда белые линии возникают.

Ошибочно конденсационный след также носит название реверсивный, конверсионный или торсионный. Подобные названия не имеют никакого отношения к этому явлению. Поэтому применять их не рекомендуется.

Иногда после самолета может появиться вихревой жгут.

Он возникает при использовании ложных тепловых целей на военной авиации, когда пилот выпускает специальные средства, чтобы отвести от машины ракету с инфракрасной головкой самонаведения.

Так как выбрасываемые ЛТЦ попадают в атмосферу, они смешиваются не только с основным потоком воздуха, но и с прогретой двигателями областью. Их температура намного выше, а отстреливаются они в большом количестве одновременно.

Результатом применения ложных тепловых целей становится визуализация различных жгутов, из которых могут сформироваться красивые картины. Например, «Дымный ангел», получившийся при выстреле ЛТЦ из Boeing C-17.

Иногда жгуты образуются без применения специальных средств, а при смешивании с обычным белым следом тоже выдают необычные образы, которые сохраняются на одном месте частью прямой линии, что вызывает еще большее удивление.

Влияют ли следы самолета на климат

Оказывает ли вредное влияние след от самолета на климат, сказать точно нельзя. Ученые спорят об этом несколько десятилетий.

Одни уверены, что остающиеся авиационные линии исключают доступ вредного солнечного излучения к поверхности Земли, что снижает вероятность возникновения глобального потепления.

Другие уверены, что эти полосы приводят к усилению парникового эффекта и дестабилизируют атмосферу, не давая воздуху охлаждаться естественным путем.

Отдельные группы исследователей призывают пилотов отказаться от прямых маршрутов и строить свой полет с учетом влажности. По их замыслу, самолеты должны двигаться, избегая отдельных участков в воздушном пространстве. Но такое решение неизбежно приведет к повышению расхода топлива и усиленному выбросу вредных веществ от его переработки в воздух.

Некоторые люди научились использовать след в небе с пользой. С его помощью удается определить прогноз погоды на ближайшее время. Так, если полосы яркие и четкие, то влажность высокая – может начаться дождь. А при отсутствии следов стоит ожидать ясную солнечную погоду, т.к. вероятность осадков минимальна.

По траектории движения самолетов остаются конденсационные следы. Происходит это при условии, что влажность воздуха высокая, а температура низкая. Увидеть их чаще можно после авиации, пролетающей на высоте не менее 8000 м. В других случаях подобные белые полосы считаются редкостью.

Источник: https://samoletos.ru/samolety/belyj-sled

Инверсионный след от самолета и ракеты

Что такое инверсионный след самолета. Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности

Большое количество разнообразных журналов, которые занимаются подборкой и анализом информации, касающейся достижений и проблем авиации, часто акцентируют внимание читателей на материальные аспекты работы и строения модернизированных устройств, таких как самолеты, ракеты, вертолеты и остальные летательные аппараты. Часто также подвергаются анализу все явления, которые происходят с внутренней и внешней структурой транспортного средства во время совершения полета. Обычно инверсионный след это отражает. Многие люди наблюдают за красивыми самолетами, которые в полете оставляют за собой ровную полосу.

Концепция данного явления

Инверсионный след формируется в тропопаузе. На его появление влияют пары воды, которые подвергаются усиленной конденсации. Они присутствуют в продуктах сгорания, так как во время сгорания равномерно расходуется углеводородное топливо. После выхода наружу и достаточного охлаждения яркий инверсионный след от самолета или другого летального аппарата в воздухе становится заметным.

Есть специальные авиашоу, которые целесообразно проводить только в солнечную погоду. Данные мероприятия организуются на аэродромах, имеющих статус наиболее крупных в мире.

В это время большое количество зрителей восторженно наблюдают за движением множества самолетов, совершающих интересные маневры в воздухе. Главной отличительной чертой таких мероприятий является оставление яркого шлейфа от каждого транспортного средства.

Часто делают так, чтобы каждый самолет отличался собственным цветом шлейфа, что помогает получить наиболее яркий и запоминающийся эффект.

В отличие от самолетов, ракеты постоянно оставляют за собой массивные, даже часто грозные следы, которые выглядят не только масштабно, но и имеют насыщенный цвет.

Они выпускаются из самолетов, имеющих боевое назначение.

Данную процедуру можно наблюдать не только при походе на специальные мероприятия, но и находясь на улице или включив телевизор на интересующем канале. Так можно увидеть инверсионный след.

Концевой вихрь крыла

Следует помнить, что самолет в полете оставляет за собой ограниченную и достаточно широкую область атмосферы, которая становится возмущенной, ее состав на долгое время переменяется.

Данное явление часто именуют спутанным следом. Обычно он появляется под действием реактивных двигателей, так как при работе они постоянно осуществляют взаимодействие с окружающей средой.

Также в этом процессе принимают участие концевые вихри крыльев самолета.

Если сравнивать значительно негативное воздействие на окружающую среду, то первенство всегда отдается именно концевым вихрям крыльев. Есть множество условных обозначений спутанных следов, однако чаще всего они рисуются на специальных схемах в подобии листа с необычными краями, концы которых полностью скручены, то есть можно сравнить их с вихрями.

Процесс скручивания можно легко объяснить научным образом. Проявляется яркая разница давления между обеими сторонами крыльев самолета, то есть на их верхней и нижней поверхности. Воздух постепенно перераспределяется с нижней поверхности, так как на ней наблюдается наиболее повышенное давление, на верхнюю, чтобы оставаться в области с наименьшим давлением.

Данное перераспределение происходит через конец каждого крыла, из-за чего образуются мощные и очень заметные вихри. Имеет значение сила перепада давления, так как от него зависит подъемная сила. Именно это значение оказывает сильное влияние на крыло. Чем данное воздействие сильнее, тем более мощными и рельефными образуются вихри.

Различные марки самолетов, предусматривающие концевой вихрь крыла

Скорость потоков воздуха иногда меняется, однако можно примерно определить, что если диаметр вихревого следа составляет около 8-15 м, следует говорить о значении 150 км/ч.

Концевой вихрь может образовываться различным образом. Данный процесс зависит от марки, конфигурации самолета.

Заслуживают внимание мощные истребители «Мираж 2000» и F-16C, если переходят в положение при полете с высоким углом атаки.

Процесс появления концевого вихря

Концевой вихрь визуализируется благодаря специальному трассер-генератору, отвечающему за должное представление дымного следа. Действие данного элемента обусловлено изменением в состоянии атмосферы, что продолжается довольно длительное время. Затем окружная скорость движения постепенно затихает, то есть визуальный объект теряется и исчезает.

Под действием времени окружная скорость вихря затухает, из-за чего визуальная картинка меняет очертания до тех пор, пока полностью не растворится.

Ощутимая интенсивность вихря может продолжаться примерно до двух минут после того, как самолет пролетел конкретное место.

Такой вихрь имеет возможность значительно воздействовать на режим полета самолета, который попал в область атмосферы, возмущенной от действия двигателя предыдущего транспортного средства.

Длительное наблюдение за концевым вихрем

Когда вихри подвергаются взаимодействию между собой, они медленно опускаются и расходятся, то есть ощутимое изменение в атмосфере исчезает. Инверсионный след самолета представляет собой отличный объект для того, чтобы наблюдать за его превращениями.

Примерно через 30 – 40 секунд он начинает изменять очертания, так как на него усиленно влияет вихрь, который постепенно развивается.

Когда пересекаются и инверсионный, и вихревой слои, создаются причудливые формы, которые можно заранее просчитать, так как на процесс их образования действуют различные закономерности.

Количество полос и высота инверсионного следа регулируется количеством и расположением двигателей в системе.

При этом инверсионный след не только парит в воздухе, но и постоянно видоизменяется, создавая интересные контуры. Чаще всего наблюдается скручивание данного слоя под воздействием концевого вихря.

Все трансформации слоя отражают разнообразные аэродинамические процессы, которые всегда образуются при осуществлении полета.

Отрывно-вихревые течения

Иногда пилоты вынуждены выполнять различные атаки, которые осуществляются с большим углом наклона, составляющим более 20 градусов. В этом случае характер обтекания контуров самолета на время значительно меняется.

Начинают появляться отрывные области, которые преимущественно фиксируются около верхней поверхности крыла и фюзеляжа. В них сильно понижается давление, поэтому сразу начинается концентрация и приумножение атмосферной влаги.

Благодаря данному аспекту наблюдать за совершением полета самолета можно без использования трассеров.

Условия для появления отрывно-вихревого эффекта

Если угол атаки слишком большой, вокруг самолета образуется значительный по величине ореол из облака.

Когда самолет пролетает, данное облако автоматически переходит в вихревой инверсионный след от самолета.

Обычно у бомбардировщиков возле крыльев образовываются области отрыва, из-за чего отчетливо наблюдается появление вихревого жгута. Так выглядит инверсионный след, фото которого всегда завораживают.

Горячие следы ракет

Иногда при запуске ракет приходится сталкиваться с такими случаями, когда наблюдается срывное течение в области газо-воздушного тракта, находящегося в силовой установке ракеты. Газовая струя, отходящая от ракетного двигателя, отличается высокой температурой, поэтому иногда попадает в воздухозаборник самолета-носителя, что случается при постановке устройства на некоторые режимы.

Воздушный поток становится слишком неравномерным по температуре, так как подвергается воздействию газов повышенной температуры, из-за чего воздух, поступающий в двигатель, становится измененным.

Образуется помпаж двигателя, то есть возникает срывное течение в системе.

Чтобы выявить этот процесс, наблюдают за основными камерами сгорания, так как воздушный поток подвергается продольным колебаниям, проходя по тракту двигателя, а затем отмечается выбросом пламени из данных элементов. Так появляется инверсионный след от ракеты.

Особенности инверсионного следа при проведении испытаний

Часто пуски ракетного вооружения проводят в концепции осуществления испытаний. Исключением является бортовая аппаратура, которая служит для целей записывания и хранения информации.

Часто самолет-фотограф выпускается вместе с носителем, при этом осуществляется процесс киносъемки, что позволяет зафиксировать все явление на камеру.

Часто можно встретить такой инверсионный след от ракеты «Бук».

Часто пуск ракеты осуществляется на относительно небольших скоростях, чтобы лучше зафиксировать весь процесс. При этом нередко образуется помпаж двигателя, так как горячие газы струями попадают в ракетный двигатель, что выводит из строя его воздухозаборник. Сразу отмечается выброс пламени, что характерно при возникновении помпажа. Так выражается инверсионный след FSX.

Из-за этого происшествия двигатель останавливается.

Данные особенности после исследования помогли создать целый ряд различных систем, в задачи которых входит своевременная диагностика помпажа, предпринятие мер по его ликвидации, а также перевод двигателя на оптимальный режим работы с постоянным поддержанием его оптимального состояния. Ракетное вооружение в этом случае расширяет сферу применения, при этом на каждом режиме работы двигателя данные летательные аппараты способны показывать наиболее стабильное состояние.

Огненный шар в воздухе

Проводились испытания самолета «МиГ-29», которые заключались в дозаправке топлива.

При одном из полетов был зафиксирован выброс топливной жидкости в атмосферу, чему предшествовала разгерметизация топливного трубопровода. С помощью самолета-фотографа была зафиксированная данная необычная ситуация.

При этом определенная часть топлива попала в двигатель, что практически моментально привело к его остановке из-за помпажа.

Кроме выброса пламени, что всегда случается при помпаже двигателя, произошло воспламенение топлива, которое шло по воздушному каналу.

После этого пламя охватило все топливо и вышло за пределы внутренней конструкции, однако практически мгновенно было снесено встречным потоком воздуха.

Из-за данной ситуации проявилось необычное явление, которое назвали огненным шаром. Данный инверсионный след «Бук» также способен передать.

Яркий след форсажа

Современные истребительные самолеты обладают двигателем, который оснащен регулируемыми соплами, классифицирующимися как сверхзвуковые. Когда подключается форсажный режим работы, давление на срезе сопла значительно выше, чем этот показатель у окружающих воздушных масс.

Если анализировать пространство на значительном расстоянии от сопла, давление постепенно уравнивается.

Данный аспект при движении самолета приводит к повышенной продукции газа, что и приводит к тому, что образуется яркий инверсионный след от самолета, появляющийся при движении летательного аппарата.

Источник: https://FB.ru/article/210970/inversionnyiy-sled-ot-samoleta-i-raketyi

Инверсионные следы от самолётов. Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности. Процесс скручивания: научная аргументация

Что такое инверсионный след самолета. Увидеть невидимое… Инверсионный след, эффект Прандтля-Глоерта и прочие интересности

  • 1/5

    Фактически Хокинг и многие другие физики придерживаются мнения, что «Копенгагенская школа» интерпретации квантовой механики подчёркивает роль наблюдателя безосновательно. Окончательного единства среди физиков по этому вопросу всё ещё не достигнуто.

    Распараллеливание миров в каждый момент времени соответствует подлинному недетерминированному автомату в отличие от вероятностного, когда на каждом шаге выбирается один из возможных путей в зависимости от их вероятности.

    Парадокс Вигнера

    Это усложнённый вариант эксперимента Шрёдингера. Юджин Вигнер ввёл категорию «друзей». После завершения опыта экспериментатор открывает коробку и видит живого кота. Вектор состояния кота в момент открытия коробки переходит в состояние «ядро не распалось, кот жив».

    Таким образом, в лаборатории кот признан живым. За пределами лаборатории находится друг. Друг ещё не знает, жив кот или мёртв. Друг признает кота живым только тогда, когда экспериментатор сообщит ему исход эксперимента.

    Но все остальные друзья ещё не признали кота живым, и признают только тогда, когда им сообщат результат эксперимента. Таким образом, кота можно признать полностью живым (или полностью мёртвым) только тогда, когда все люди во вселенной узнают результат эксперимента.

    До этого момента в масштабе Большой Вселенной кот, согласно Вигнеру, остаётся живым и мёртвым одновременно .

    Практическое применение

    Вышеописанное применяется на практике: в квантовых вычислениях и в квантовой криптографии . По волоконно-оптическому кабелю пересылается световой сигнал, находящийся в суперпозиции двух состояний.

    Если злоумышленники подключатся к кабелю где-то посередине и сделают там отвод сигнала, чтобы подслушивать передаваемую информацию, то это схлопнет волновую функцию (с точки зрения копенгагенской интерпретации будет произведено наблюдение) и свет перейдёт в одно из состояний.

    Проведя статистические пробы света на приёмном конце кабеля, можно будет обнаружить, находится ли свет в суперпозиции состояний или над ним уже произведено наблюдение и передача в другой пункт. Это делает возможным создание средств связи, которые исключают незаметный перехват сигнала и подслушивание.

    Эксперимент (который в принципе может быть выполнен, хотя работающие системы квантовой криптографии, способные передавать большие объёмы информации, ещё не созданы) также показывает, что «наблюдение» в копенгагенской интерпретации не имеет отношения к сознанию наблюдателя, поскольку в данном случае к изменению статистики на конце кабеля приводит совершенно неодушевлённое ответвление провода.

    К своему стыду хочу признаться, что слышал это выражение, но не знал вообще что оно означает и хотя бы по какой теме употребляется. Давайте я вам расскажу, что вычитал в интернете про этого кота …-

    «Кот Шредингера» – так называется знаменитый мысленный эксперимент знаменитого австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, который также является лауреатом Нобелевской премии. С помощью этого вымышленного опыта ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим системам.

    Оригинальная статья Эрвина Шредингера вышла в свет 1935 году. В ней эксперимент был описан с использованием или даже олицетворение:

    Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска.

    Пусть какой-нибудь кот заперт в стальной камере вместе со следующей дьявольской машиной (которая должна быть независимо от вмешательства кота): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться- если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой.

    Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мёртвого кота (простите за выражение) в равных долях.

    Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого.

    Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.

    Другими словами:

    1. Есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается ёмкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит – кот остается жив-здоров.
    2. Закрываем кота в ящик, ждём час и задаёмся вопросом: жив ли кот или мертв?
    3. Квантовая же механика как бы говорит нам, что атомное ядро (а следовательно и кот) находится во всех возможных состояниях одновременно (см. квантовая суперпозиция). До того как мы открыли ящик, система «кот-ядро» находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» с вероятностью 50% и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» с вероятностью 50%. Получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно.
    4. Согласно современной копенгагенской интерпретации, кот-таки жив/мёртв без всяких промежуточных состояний. А выбор состояния распада ядра происходит не в момент открытия ящика, а ещё когда ядро попадает в детектор. Потому что редукция волновой функции системы «кот-детектор-ядро» не связана с человеком-наблюдателем ящика, а связана с детектором-наблюдателем ядра.

    Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний – распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике и олицетворяющий ядро атома, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние – «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив».

    Суть человеческим языком:эксперимент Шредингера показал, что, с точки зрения квантовой механики, кот одновременно и жив, и мертв, чего быть не может. Следовательно, квантовая механика имеет существенные изъяны.

    Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента – показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого. Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), то это будет аналогично и для атомного ядра. Оно обязательно должно быть либо распавшимся, либо нераспавшимся ().

    Еще одной наиболее свежей интерпретацией мысленного эксперимента Шредингера является рассказ Шелдона Купера, героя сериала «Теория большого взрыва» («Big Bang Theory»), который он произнес для менее образованной соседки Пенни.

    Суть рассказа Шелдона заключается в том, что концепция кота Шредингера может быть применена в отношениях между людьми. Для того чтобы понять, что происходит между мужчиной и женщиной, какие отношения между ними: хорошие или плохие, – нужно просто открыть ящик.

    А до этого отношения являются одновременно и хорошими, и плохими.

    Ниже приведен видеофрагмент этого диалога «Теории большого взрыва» между Шелдоном и Пении.

    Иллюстрация Шрёдингера является наилучшим примером для описания главного парадокса квантовой физики: согласно её законам, частицы, такие как электроны, фотоны и даже атомы существуют в двух состояниях одновременно («-живых»- и «-мёртвых»-, если вспоминать многострадального кота). Эти состояния называются .

    Американский физик Арт Хобсон () из университета Арканзаса (Arkansas State University) предложил своё решение данного парадокса.

    «-Измерения в квантовой физике базируются на работе неких макроскопических устройств, таких как счётчик Гейгера, при помощи которых определяется квантовое состояние микроскопических систем – атомов, фотонов и электронов.

    Квантовая теория подразумевает, что если вы подсоедините микроскопическую систему (частицу) к некому макроскопическому устройству, различающему два разных состояния системы, то прибор (счётчик Гейгера, например) перейдёт в состояние квантовой запутанности и тоже окажется одновременно в двух суперпозициях.

    Однако невозможно наблюдать это явление непосредственно, что делает его неприемлемым»-, – рассказывает физик.

    Хобсон говорит, что в парадоксе Шрёдингера кот играет роль макроскопического прибора, счётчика Гейгера, подсоединённого к радиоактивному ядру, для определения состояния распада или «-нераспада»- этого ядра.

    В таком случае, живой кот будет индикатором «-нераспада»-, а мёртвый кот – показателем распада. Но согласно квантовой теории, кот, так же как и ядро, должен пребывать в двух суперпозициях жизни и смерти.

    Вместо этого, по словам физика, квантовое состояние кота должно быть запутанным с состоянием атома, что означает что они пребывают в «-нелокальной связи»- друг с другом.

    То есть, если состояние одного из запутанных объектов внезапно сменится на противоположное, то состояние его пары точно также поменяется, на каком бы расстоянии друг от друга они ни находились.

    При этом Хобсон ссылается на этой квантовой теории.

    «-Самое интересное в теории квантовой запутанности – это то, что смена состояния обеих частиц происходит мгновенно: никакой свет или электромагнитный сигнал не успел бы передать информацию от одной системы к другой. Таким образом, можно сказать, что это один объект, разделённый на две части пространством, и неважно, как велико расстояние между ними»-, – поясняет Хобсон.

    Кот Шрёдингера больше не живой и мёртвый одновременно. Он мёртв, если произойдёт распад, и жив, если распад так и не случится.

    Добавим, что похожие варианты решения этого парадокса были предложены ещё тремя группами учёных за последние тридцать лет, однако они не были восприняты всерьёз и так и остались незамеченными в широких научных кругах. Хобсон , что решение парадоксов квантовой механики, хотя бы теоретические, совершенно необходимы для её глубинного понимания.

    Шредингер

    А вот совсем недавно ТЕОРЕТИКИ ОБЪЯСНИЛИ, КАК ГРАВИТАЦИЯ УБИВАЕТ КОТА ШРЁДИНГЕРА, но это уже сложнее …-

    Как правило, физики объясняют феномен того, что суперпозиция возможна в мире частиц, но невозможна с котами или другими макрообъектами, помехами от окружающей среды. Когда квантовый объект проходит сквозь поле или взаимодействует со случайными частицами, он тут же принимает всего одно состояние – как если бы его измерили. Именно так и разрушается суперпозиция, как полагали учёные.

    Но даже если каким-либо образом стало возможным изолировать макрообъект, находящийся в состоянии суперпозиции, от взаимодействий с другими частицами и полями, то он всё равно рано или поздно принял бы одно-единственное состояние. По крайней мере, это верно для процессов, протекающих на поверхности Земли.

    «-Где-то в межзвёздном пространстве, может быть, кот и имел бы шанс , но на Земле или вблизи любой планеты это крайне маловероятно. И причина тому – гравитация»-, – поясняет ведущий автор нового исследования Игорь Пиковский () из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

    Пиковский и его коллеги из Венского университета утверждают, что гравитация оказывает разрушительное воздействие на квантовые суперпозиции макрообъектов, и потому мы не наблюдаем подобных явлений в макромире. Базовая концепция новой гипотезы, к слову, в художественном фильме «-Интерстеллар»-.

    Эйнштейновская общая теория относительности гласит, что чрезвычайно массивный объект будет искривлять вблизи себя пространство-время. Рассматривая ситуацию на более мелком уровне, можно сказать, что для молекулы, помещённой у поверхности Земли, время будет идти несколько медленнее, чем для той, что находится на орбите нашей планеты.

    Из-за влияния гравитации на пространство-время молекула, попавшая под это влияние, испытает отклонение в своём положении.

    А это, в свою очередь, должно повлиять и на её внутреннюю энергию – колебания частиц в молекуле, которые изменяются с течением времени.

    Если молекулу ввести в состояние квантовой суперпозиции двух локаций, то соотношение между положением и внутренней энергией вскоре заставило бы молекулу «-выбрать»- только одну из двух позиций в пространстве.

    «-В большинстве случаев явление декогеренции связано с внешним влиянием, но в данном случае внутреннее колебание частиц взаимодействует с движением самой молекулы»-, – поясняет Пиковский.

    Этот эффект пока что никто не наблюдал, поскольку другие источники декогеренции, такие как магнитные поля, тепловое излучение и вибрации, как правило, гораздо сильнее, и вызывают разрушение квантовых систем задолго до того, как это сделает гравитация. Но экспериментаторы стремятся проверить высказанную гипотезу.

    Подобная установка также может быть использована для проверки способности гравитации разрушать квантовые системы. Для этого необходимо будет сравнить вертикальный и горизонтальный интерферометры: в первом суперпозиция должна будет вскоре исчезнуть из-за растяжения времени на разных «-высотах»- пути, тогда как во втором квантовая суперпозиция может и сохраниться.

    источники

    http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

    http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

    Вот еще немного околонаучного: вот например , а вот . Если вы еще не в курсе, почитайте про и что такое . А и узнаем, что за

  • Источник: https://1kingvape.ru/dizajjn-gostinojj/inversionnye-sledy-ot-samol-tov-uvidet-nevidimoe.html

    Все по закону
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: