A kondenzcsíkok (contrails) világa!

Az áthaladó spottingolás egyik leglátványosabb eleme az amikor a repülőgép csíkot húz az égen. Ezt már szabad szemmel is látjuk, mindenféle távcső vagy zoom technika nélkül. A csíkok az égen már alapvető légtér elemmé váltak az évek folyamán és sokszor a napállásai miatt egészen szép látványt nyújtanak. A kondenzcsík (angolul contrail – condensation trail) a repülőgépek hajtóműveiből kiáramló forró vízgőz és egyéb égéstermékek kondenzálódása során keletkező felhőcsík, ami gyakran látható a nagy magasságban közlekedő gépek után. Ebben a bejegyzésben most viszonylag részletesen próbálom bemutatni a kondenz csíkok világát és az azt körül ölelő összeesküvés elméletek néhányát is. Próbáltam összeszedni néhány hozzám intézett kérdést is, amikre itt most próbálok egyszerűen és hatásosan válaszolni.

Kezdjük az elején, a  kondenz csíkok keletkezésével. A hajtómű az üzemanyag (kerozin) elégetésével szén-dioxidot, vizet és hőt termel. A magas légköri magasságokon (8–12 km) extrém hideg van (-40 °C környékén), így az égés során kibocsátott vízgőz szinte azonnal kondenzálódik, majd meg is fagy ezáltal apró jégkristályokká alakul. Ez az eljárás hasonlít ahhoz, mint amikor egy hideg téli napon "lehelünk" és láthatóvá válik a pára – csak itt jégcsíkká fagy. A kondenz csíkoknak három fő fajtájuk van. A rövid életű kondenzcsíkok (Short-lived) pár másodperc vagy perc alatt eloszlanak. Ezeket a gyenge kondenzációs körülmények és alacsony páratartalom miatti gyors párolgás jellemzi. Az alacsony páratartalomban  a keletkezett vízrészecskék elpárolognak, mielőtt jéggé fagynának. A tartós kondenzcsíkok (Persistent)  akár több tíz percig vagy órákig is megmaradhatnak. A magasabb páratartalomban jégkristályokká fagynak és sokáig fennmaradnak, mert a levegő telített.

A terjedő kondenzcsíkok (Spreading) pedig a levegő magas nedvességtartalma miatt, a kialakuló jégkristályokból lassan vékony fátyolfelhő képződik. Ilyenkor a levegő nemcsak telített, de a légáramlatok is laposan sodorják a kristályokat ezáltal fátyolfelhő (cirrus homogenitus) alakulhat ki. Mi befolyásolja őket és hogyan? Először is a magasság mert a troposzféra felső határa körül (8–12 km) alacsony a hőmérséklet így ott legvalószínűbb a kondenzáció és a fagyás. A hőmérséklet is befolyásoló tényező mert -40 °C alatt jégkristály lesz a vízgőzből és így látható csík lesz az eredmény. Melegebb levegőnél nincs kondenzáció! Illetve befolyásolja a páratartalom hiszen ha alacsony, gyorsan elpárolog, ha pedig magas akkor egy stabil jégfelhő lehet belőle. Természetesen befolyásolja a gépek hajtómű típusai is. A turbofan motorok különböző tolóereje, hőmérséklete és vízgőz kibocsátása különböző mértékben indítja be a kondenzációt.

Befolyásolja-e az üzemanyag?

Igen, de csak közvetetten. Minden repülőgép-üzemanyag (jet fuel, jellemzően Jet-A vagy Jet A-1) elégetése során szén-dioxid és vízgőz keletkezik, ami a kondenzcsík alapja. A modern bio-komponenssel kevert üzemanyagok vagy alacsonyabb aromás tartalmú változatok nagyjából ugyanannyira kondenzálódnak így a különbség elhanyagolható, inkább a környezeti feltételek a lényegesek.

Színeződés előfordulhat-e?

Normál esetben a kondenzcsík fehér (jégkristályok). Ha valami színeset látsz akkor az a napfény szöge miatt lehet. Ilyenkor szivárványosodás látható (iridizálás) a jégkristályokon. A kipufogóban lévő kéntartalom vagy nem tökéletes égés miatt pedig lehet picit sárgás, barnás, de ez viszonylag ritka. Ha extrém színt látsz akkor az valószínűleg nem kondenzcsík, hanem valami optikai jelenség (pl. napkutya, vagy cirrus felhő játéka)

Miért néha hosszú, néha rövid, néha eltűnik?

Ez leginkább a légköri körülményektől függ. Ha túl száraz a levegő, a kondenzált víz azonnal elpárolog. Ha viszont telített vagy túltelített a levegő, akkor sokáig is fennmaradhat, sőt, még nőhet is a csík. Ez a légrétegek inhomogenitásából fakad. A repülő végig ugyanazon hajtómű teljesítménnyel repül, de a környezeti levegő nem egyenletes. A légkör felettünk akkor is folyamatosan változik ha nem látjuk. Gondoljunk csak bele a víz közegeibe, amikor például sétálunk a Balatonban és egyszer csak egy hideg áramlaton megyünk át. Ugyan ez meg van a levegőben is. Változhat a levegő hőmérséklete egyik zónából a másikba, és a páratartalom is. Egy szárazabb zónában nincs kondenzáció. A Vertikális mozgás miatt pedig látható úgy, hogy amikor a gép "belerepül" egy melegebb vagy szárazabb áramlatba, "be-be kapcsolna" a kondenzcsík. Az egyik ilyen például a termik, ami feláramló levegő, amit az intenzívebb napfény vagy egyéb okok keltenek, míg a másik példa legyen a  „hullám” amit a hegyek, dombok körüli levegőáramlásokra értünk. Persze idővel a kondenzcsík szétszóródik a szelek hatására, elvékonyodik, eloszlik vagy cirrus felhővé alakul. Ez a folyamat akár órákig is eltarthat.

Miért tűnik úgy, mintha a kondenzcsík maradna és ereszkedne?

Ez egy optikai csalódás és légköri dinamika keveréke. A csík valójában ott marad, ahol keletkezett, nem követi a gépet  hanem "ott marad a levegőben". A felsőbb légáramlatok (jetstream) széthúzzák vízszintesen, de a gravitáció és turbulencia kicsit lefelé is sodorhatja. Ha az alsóbb légréteg párás, akkor még jobban látszik a „növekedés”. A csík akkor oszlik el ha a levegő száraz és elpárologtatja a jégkristályokat. A szél is széthordja őket, vagy akár más is felhők eltakarhatják.

A kondenz csíkoknak eléggé erős hatásuk van az időjárásra és klímára. Kis mértékben befolyásolhatják a sugárzási egyenleget ugyanis nappal visszaverik a napsugarakat (hűtés) és éjjel csapdába ejtik a földi hőt (melegítő hatás). A 9/11 utáni háromnapos repülési tilalom alatt észlelhető hőmérséklet-ingadozás volt az USA fölött – ez megerősítette a hatásukat. Erre konkrétan inkább időjárási vagy légkördinamikai kategóriákba vonatkoznak, és nem annyira kifejezetten a contrail világban használatosak, de van pár kulcsszó. A diurnális ciklus (diurnal cycle) a nappali és éjszakai hőmérsékleti ingadozás neve. Ez befolyásolja a levegő stabilitását, így azt is, mennyire marad meg egy csík. Az inverzió, amikor melegebb réteg ül hidegebbre és ez megfoghatja a csíkokat egy szinten, nem tudnak felemelkedni vagy leoszlani. Az atmoszférikus stabilitáskor pedig ha stabil a légréteg, a kondenzcsík jobban megmarad. Ha instabil, akkor pedig szétoszlik gyorsan. A tropopauza a troposzféra és sztratoszféra határa, gyakran ott repülnek a gépek. Ha pont e szint körül repül, akkor különösen érzékeny a hőmérsékletre és páratartalomra.

Mi a különbség a chemtrail és kondenzcsík között?

Ez egy természetes légköri jelenség, jól dokumentált fizikával. Mindenkinek ajánlott, hogy inkább a meteorológiában és légköri fizikában keressen válaszokat, ne konteókban. A kondenzcsík jól ismert légköri jelenség ami rövid idő alatt keletkezik, és jégkristályokból áll. Tudományosan megfigyelhető, kiszámítható, míg a chemtrail konteó azt állítja, hogy a repülőgépek szándékosan permeteznek valamit (mérget, nanorobotot, stb.) amire nincs hiteles bizonyíték. A repülési és légkörfizikai szakmák határozottan cáfolják ezt. Sokszor lehet találkozni azzal az állítással, hogy a németek bizony már nem is egyszer tették ezt meg. Ugyan vannak mezőgazdasági célú szórások (műtrágya, vetőmag, rovarirtó), de ezek alacsony magasságban történnek, teljesen más gépekkel. Nem kondenzcsík, nem chemtrail, hanem cropdusting vagy aerial spraying. 

Ha nem vízgőz, hanem valami spórát szórnának ki, az látszana-e?

Ez attól függ, mert ha a spóra vagy por szemcseméretű (pl. mint a virágpor) akkor elméletileg igen, de csak közelről. Az utazómagasságon (8-12 km) kibocsátott anyag nem biztos, hogy lentről észrevehető, főleg nem látványos módon. Ha aeroszolos szórás történik, akkor függ a részecskemérettől, de valószínűleg egy szürkés, vagy füstös sáv jelenne meg, nem pedig vakító fehér csík. A vízgőz kondenzációja viszont nagyon hatékony fényt visszaverő anyag, ezért olyan látványosak a contrail-ek.
A spórák, baktériumok vagy szerves anyagok nem kondenzálnak ilyen látványosan.

Mi történne, ha tényleg szórnának valamit felettünk utazómagasságon?

Hát, tulajdonképpen semmi. Mert 8–12 km magasan a légáramlatok iszonyat gyorsan széthordják. Tehát ha mondjuk egy gép feletted „szórna valamit”, az nem a nyakunkba esne, hanem lehet, hogy 200 km-re délnyugatra landolna. A napsugárzás, UV, hőmérséklet és a légkör összetétele pedig mind szétbombázzák a szerves anyagokat vagy baktériumokat. WW2-ben pont emiatt nem alkalmazták ezt a magasságot „biológiai fegyver” szórásra, mert nem célzott, kontrollálhatatlan, és marha sok idő mire bárhová elér. Akkor inkább alacsonyan, közvetlenül próbáltak „fújni” vagy „szórni” (sajnos, van ilyen a történelemben). Hatása csak akkor lenne, ha alacsonyabb szinten történik a szórás, kevés légmozgással, direkt célzott területre. Na de az nem contrail lenne, és nem a nagy utasszállítók csinálnák. Szóval ha valaki tényleg „fújni” akarna valamit, nem 10 km-ről tenné, hanem inkább 500 méterről egy kis cropdusterrel.

Spotterként miért érdekes?

Mert láthatóvá teszi a magasságot, irányt, időjárási körülményeket és a  hajtómű típust. Ha tudod, mit nézz, akkor a kondenzcsík egy külön kis "időjárási diagnosztikai eszköz" odafönt. Tök menő, ha így nézed. A nap beesési szöge, a kamera látószöge és a jégkristályok irányultsága miatt teljesen máshogy tudnak kinézni. A naplementében vöröses és napfényben ragyogóak. Ami a hajtóművek változásait illeti, a modern high-bypass turbofanok kevesebb forró kipufogógázt bocsátanak ki ezért rövidebb, kevésbé sűrű kondenzcsíkok keletkeznek.. A régi sugárhajtású gépek sokkal látványosabb csíkot hagynak maguk után. Olykor megfigyelhető egy szétválás, majd összeérés is, ami azért van mert a két hajtóműből kilépő áramlás elindul szétnyílva, de a környező nyomás és örvénylés visszahúzza őket így akár egy spirális mintázat is kialakulhat. Van amikor a 4 hajtóműves gépeknél úgy tűnik, hogy a csík „félrehord” egy kicsit. Ez akkor van amikor az egyik hajtómű picit más tolóerővel dolgozik, vagy a légáramlat nem szimmetrikus. De van amikor az adott motor kisebb eltéréssel van beszerelve, nem feltűnő, de ilyen előfordulhat. Ami pedig a motorfejlesztéseket és előírásokat illeti. A hajtóműgyártók (pl. GE, Rolls-Royce, Pratt & Whitney) a modern motorokat már környezetvédelmi szabványok szerint fejlesztik. Ezek alacsonyabb NOx-kibocsátással, hatékonyabb égéssel és kevesebb füsttel rendelkeznek. Kondenzcsík keletkezésének megelőzésére még nincs szabályozás, de kutatják, hogyan lehetne kondenzcsík-csökkentő repülési útvonalakat tervezni (pl. kissé eltérő magasságon repülni, ahol szárazabb a levegő).

Szivárványos kondenzcsík – mi ez, mitől van?

Na ez az egyik legszebb jelenség, és a neve irizáció vagy diffrakció. A vízcseppek vagy jégkristályok eltérő méretűek és vékony rétegben helyezkednek el. A fény ezeken elhajlik (diffrakció), ami szín-szétszóródást okoz. Ez nem ugyanaz, mint a szivárvány, hanem vékony, gyöngyházfény szerű, pasztell színű játék. Napszögtől és megfigyelési szögtől függ, ezért nem mindig látható, de amikor igen, az igazi kánaán. Ha a gépről „leválik a pára” (pl. nagy áramlási sebességű szárnyvégeknél, vagy szívócsatornáknál), az az átesés közeli nyomáscsökkenés és lokális párakicsapódás jele. Ez nem ugyanaz, mint a kondenzcsík, hanem lokális páralecsapódás a nagy nyomásesés miatt, főleg nedves levegőnél.

Miért látszik sötétnek/feketének a kondenzcsík napkelte/napnyugta környékén?

Ez egy optikai jelenség és nem a csík maga sötétebb, hanem a Nap alacsony szögből világít, így a csík oldalról vagy alulról kap fényt. Ha a csík már az árnyékban van (pl. hegy, más felhő, vagy a Föld árnyéka miatt), akkor sötétnek látszik. Néha úgy tűnik, mintha fekete füst lenne – de ez csak azért van, mert a csík nem kap közvetlen napfényt, vagy épp a fény irányával ellentétes szögben nézzük.
A kamerák (különösen mobilok) hajlamosak túlexponálni az égboltot, és ettől a csík még sötétebbnek tűnik.