A kondenzcsíkok kialakulásának fizikája egyszerre egyszerű és bonyolult. Az alapelveket az általános iskolában tanult fázisátmenetekhez kapcsolódnak, de a részletek már gyakran olyan bonyolultak, hogy komplex fizikai modellekkel is csak közelíteni tudják. A számtalan formában megjelenő kondenzcsíkok megfigyelése és a keletkezésük megértése laikusok számára is érdekes, nem véletlen, hogy az Egyesült Államokban ehhez tananyagot is biztosítanak. Tudományos szempontból is egyre érdekesebb, mivel több kutatás utal rá, hogy ha kis mértékben is, de befolyásolni képesek a Föld hőháztartását.
A kondenzcsík neve [angolul contrail „condensation trail" azaz lecsapódási nyom] utal kialakulásának mechanizmusára. Azonban ellentétben a közhiedelemmel, ez nem pont ugyanaz a folyamat, mint ami a leheletünk hatására képződő párát okozza. Sokkal inkább a zúzmara, illetve a pehely (cirrus) felhők kialakulásához hasonló. Az e folyamatokban szereplő fázisátalakulási folyamatokat mutatja be a következő ábra.
Amikor hideg időben kilélegezzük a levegőt, akkor az abban levő, szervezetünkből származó pára (vízgőz) a hideg környezetben apró vízcseppek formájában kicsapódik. A környezet levegőjével keveredve a vízcseppek hamar elpárolognak, így a mini „köd" eltűnik. Ha csak ez történne a repülőgép hajtóművéből kiáramló vízpárával telített gázokkal, akkor az szinte láthatatlan lenne. Azonban olyan hőmérsékleti és nyomásviszonyok között, ahol a repülőgépek haladnak, a hajtóműgázokban levő vízpára az égéstermékek szennyeződésein mint kondenzációs magokon történő kicsapódás után azonnal meg is fagy. Ezen a hőmérsékleten az apró jégszemcsék nem olvadnak meg, legfeljebb szublimálnak, de ez egy jóval lassabb folyamat. Így maradhatnak meg hosszú percekig, sőt akár órákig is a kondenzcsíkok. Ha a levegő páratartalma magas, a szublimáció helyett a jégszemcsékre a környezetből újabb és újabb rétegek fagyhatnak le, így a kondenzcsík még „hízhat". is. Ezt a folyamatot, amikor a gáz halmazállapotból az anyag közvetlen szilárd halmazállapotba vált, depozíciónak nevezik.
Nem a fenti az egyetlen folyamat, amely során kondenzcsík, vagy kondenzcsíkhoz hasonló alakzat jöhet létre. A repülőgépek testének a haladással ellentétes élei mentén, ott ahol a gyorsan haladó légrétegek leválnak a felületről, gyakran lépnek fel kondenzációs folyamatok. Ebben az esetben a pára kicsapódása azért megy végbe, mert ezekben a térrészletekben hirtelen lecsökken a légnyomás, és a kialakuló körülmények között a levegő nem képes annyi párát magában tartani. Ezt a jelenséget az előzőtől megkülönböztetendő aerodinamikai kondenzcsík képződésnek nevezik. Ez a folyamat alacsony magasságban is létrejöhet, így aerodinamikai kondenzcsíkokat gyakran megfigyelhetünk a repülőgép fel- és leszállásakor is. A légnyomásesés a legnagyobb kiemelkedő felületeknél, ezért tűnnek fel ezek a képződmények gyakran a szárny végén vagy a szárny különféle kiemelkedő, kinyúló elemeinél. Ez gyakran megzavarja azokat, akik úgy gondolják, hogy kondenzcsík csak a hajtóműnél alakulhat ki.
Az alábbi videón egy leszálláshoz érkező Boeing 777-es gépen láthatjuk az aerodinamikai kondenzcsíkok kialakulását. A fékszárnyak és csűrők kilépő élénél végig megjelenik a párakicsapódás, de legszebben a fékszárnyak végén látszik, ahol a légörvények leválnak a felületről.
A következő fénykép Sanghaj környékén készült egy 9200 méteren emelkedő Airbus A340-es repülőgépről. Itt is aerodinamikai kondenzcsíkot látunk. Részletes elméleteket dolgoztak ki arról, hogy ilyen viszonyok között a különböző jégszemcse méretek miért és hogyan oszlanak el a repülőgép mögött, és hogy ennek milyen optikai hatása van. Ezek a kondenzcsíkok a szivárvány különböző színeiben pompáznak – hasonlóan a valódi szivárványokhoz.
Ugyancsak hasonló aerodinamikai kondenzcsík képződést filmeztek le azok az amerikai pilóták, akik felvétele azért lett híres, mert a chemtrailekről viccelődtek és sok összeesküvés-hívő ezt komolyan vette. A videó készítési körülményeiről a videókról szóló fejezetben részletesebben írtunk.
A kondenzcsíkok eloszolhatnak egy-két perc alatt, de akár órákig is megmaradhatnak megfelelő atmoszferikus körülmények között. Hogy ez mitől függ és hogyan jelezhető előre, arról egy másik cikkben írunk.
Források:
- Kondenzcsík – Wikipédia
- A kondenzcsíkok kicsapódások, de nem úgy, ahogy a lélegzetedé – Contrail Science (2012.12.13.)
- Aerodinamikai és szivárvány kondenzcsíkok – Contrail Science (2008.08.24.)
- K. Gierens at al.: Aerodynamic Contrails: Phenomenology and Flow Physics - Journal of Atmospheric Sciences (2009. február)
- B. Kärcher at al.: Aerodynamic Contrails: Microphysics and Optical Properties (2009. február)