Určitě skoro všichni znáte takové ty čáry na obloze, které tam občas jsou vidět po průletu vysoko letícího letadla. A možná je vám úplně jedno, jak a proč tam jsou, ale možná vám to úplně jedno není a zajímalo by vás, kde se tam ty čáry berou a jak vznikají a zanikají a proč někdy vydrží dlouho a někdy hned zmizí. Nějaké základní informace o tom najdete v tomto článku.
Co je to pára
Důležité je vědět, jaký je vztah mezi teplotou a vlhkostí vzduchu. Ve vzduchu je prakticky vždy obsažena nějaká vlhkost neboli vodní pára. Vodní pára je plyn, je neviditelná a průhledná a ve vzduchu ji nevidíme. To bílé, čemu se někdy říká „pára“ a objevuje se to například nad hrncem s vařící vodou, u parních strojů, nad teplou vodní plochou při studeném počasí a podobně, to není pára, ale to je shluk velmi drobných vodních kapiček, které vzniknou právě v případě, kdy se pára ochladí a část se změní právě na ty drobné kapičky. Ty jsou tak malinké, že jednotlivě je nevidíme, ale jejich shluk je vidět právě jako taková ta bílá mlha. Ostatně i mlha je vlastně totéž.
Vodní páry, té skutečné neviditelné, se do vzduchu vejde různé množství, v závislosti na teplotě. A ta závislost na teplotě je dost výrazná. Například do jednoho krychlového metru vzduchu o teplotě 30 °C se vejde až 30 gramů vodní páry. Do krychlového metru vzduchu o teplotě 20 °C už jen 17 gramů a při 10 °C je to 10 gramů. A do krychlového metru vzduchu s teplotou 0 °C se vejde jen 5 gramů vodní páry. Když vzduch o určité teplotě obsahuje hodně vodní páry a ochladí se, může se stát, že do chladnějšího vzduchu už se všechna vodní pára nevejde a její nadbytečné množství zkondenzuje, tedy změní se z páry v ty drobné kapičky.
Proto všeobecně při teplém počasí věci (například prádlo na šňůře, povrchy silnic, stromy a podobně) rychleji schnou, protože do teplého vzduchu se vejde víc vodní páry. Vodní páru obsahuje i vzduch, který vydechujeme. Tu páru nevidíme, protože je to plyn, ale když dýchneme například na okno, tak se orosí, protože na chladném skle část té páry zkondenzuje. Za teplého vlhkého počasí se orosí i například sklenice se studenou limonádou.
Když však je studené počasí, tak vydechovaný vzduch obsahuje tolik vlhkosti, že po jeho smíchání se studeným vzduchem v okolí se již tolik vlhkosti do chladného vzduchu nevejde, část té páry zkondenzuje a tím se zviditelní. Proto se při studeném počasí při vydechování objevuje viditelná takzvaná „pára“, ve skutečnosti drobné kapičky zkondenzované vody.
Vodní pára se dostává do vzduchu i při spalování uhlí nebo dříví, které obsahuje nějakou vlhkost. Při spalování uhlí nebo dříví vzniká kouř obsahující i popílek, saze a další tuhé nebo i kapalné částice. U větších tepláren a elektráren jsou však většinou nainstalované filtry a odlučovače popílku, takže z jejich komínů jdou pouze plynné složky. A jednou z nich je i vodní pára. Z takových komínů pak jde nikoli klasický tmavý kouř, ale pára, která těsně u komína není vidět. Teprve několik metrů nad komínem, kde se zplodiny ochlazují od okolního vzduchu, dochází ke kondenzaci a objevuje se bílý „kouř“. A pokud je suchý vzduch, tak se po dalším promíchání s okolním vzduchem ta bílá vlečka zase ztrácí, protože kapičky vody se opět vypaří.
Komín teplárny Trmice
Vznik páry při spalování benzínu
Zatímco v uhlí a dříví je většinou nějaká vlhkost obsažena, u uhlovodíkových paliv je to trochu jinak. Uhlovodíková paliva, což je například benzín, nafta, propan-butan a podobně, obsahují uhlík a vodík, a při jejich spálení a oxidaci vzniká oxid uhličitý a vodní pára. (Oxid uhličitý CO2 je sloučenina obsahující kyslík a uhlík a voda (včetně vodní páry) H2O je sloučenina kyslíku a vodíku). I při provozu auta se tedy z jeho výfuku dostává do vzduchu kromě spousty jiných věcí i vodní pára. Za běžného počasí není vidět, ale když se podíváte na startující auto v zimě při třeskutých mrazech, tak je obklopeno bílým oblakem, který vzniká tím, že do mrazivého vzduchu se vejde tak málo vodní páry, že část vodní páry z výfuku zkondenzuje a změní se v ty drobné kapičky, o kterých již byla řeč.
Čáry za letadly
Jak již bylo uvedeno, když vydechujeme při teplotách kolem 0 °C nebo nižších, stává se vydechovaný vzduch viditelným vlivem zkondenzované vodní páry, při teplotách kolem -10 °C a nižších se stává zřetelně viditelný i výfukový plyn z auta. A jak je to s letadly? Letadla se nepohybují ani v teplotě kolem 0 °C, ani v teplotách kolem -10 °C. Letadla (mimo startu a přistání) se pohybují ve výšce kolem 10 až 12 km, kde je teplota kolem -60 °C až -70 °C. A zatímco, jak již bylo uvedeno, při 20 °C se do krychlového metru vzduchu vejde 17 gramů vodní páry a při 0 °C asi 5 gramů, v teplotách, kde létají letadla, se do krychlového metru vzduchu vejde jen asi tisícina gramu vodní páry. Takže jeden gram vodní páry, který by při teplotě 0 °C v jednom krychlovém metru znamenal jen 20 % relativní vlhkosti, je při teplotách kolem -60 až -70 °C schopen zcela nasytit tisíc krychlových metrů vzduchu.
Spotřeba paliva u dopravního letadla je různá, ale uvádějí se hodnoty kolem 5 kg na kilometr. Což odpovídá asi 5 gramům na každý metr dráhy letadla. Letecké palivo jsou uhlovodíky, skládají se s uhlíku a vodíku, a při spalování v motoru letadla se sloučením s atmosférickým kyslíkem mění na oxid uhličitý a vodní páru. Na každém metru dráhy letadla se tedy náhle objeví několik gramů vodní páry. Těsně za motorem jsou výfukové plyny letadla horké a pára je v plynném skupenství. Avšak vzápětí se výfukové plyny ochladí, smíchají se s okolním vzduchem a vodní pára zkondenzuje. Proto se v určité vzdálenosti za letadlem objevuje čára, které se odborně říká kondenzační pruh. Nezačíná tedy hned u motoru letadla, ale až v nějaké vzdálenosti za ním, jak ukazují následující obrázky.
Čára za letadlem – mezera mezi čárou a letadlem
Letadlo a za ním čára
Jak již bylo řečeno, na každém metru dráhy letadla se objeví několik gramů vodní páry, Přitom při teplotách v té výšce jediný gram vodní páry stačí na úplné nasycení ticíce krychlových metrů vzduchu. Takže toto množství vodní páry bohatě stačí na úplné nasycení vzduchu i po promíchání do stopy široké a vysoké několik desítek metrů. Za takových podmínek je vytvoření viditelné čáry zkondenzované vodní páry prakticky nevyhnutelné.
A jaký je další osud té čáry? To záleží na konkrétních podmínkách, zejména na relativní vlhkosti a přesné teplotě. Když je hodně suchý vzduch, dojde zanedlouho k tomu, že se vlhký vzduch rozptýlí do větší šířky, těch několik gramů vodní páry se dostane do většího objemu vzduchu než několik tisíc krychlových metrů, a ty drobné kapičky vody nebo krystalky ledu se rychle vypaří. V takovém případě čára za letadlem poměrně rychle mizí.
Čára za letadlem, rychle mizející
Naopak v případě, že je vzduch v dané výšce vlhčí, čára se rozpouští pomaleji. Může se stát, že čára na obloze zůstane déle, že po průletu dalších letadel vznikají další čáry, které tam rovněž zůstanou, a mohou tam setrvat i řadu hodin.
Čáry za letadly, déle trvající
Vysoká vlhkost vzduchu v dané výšce často znamená, že by tam tak jako tak časem vznikla oblačnost, a čáry od letadel to jenom o několik hodin uspíší. Stává se, že čáry od letadel se postupně rozšiřují a časem splynou se vznikající přírodní oblačností nebo se od ní už jen těžko dají odlišit.
Čára za letadlem, postupně splývající s oblačností
Abychom to tedy shrnuli: Čáry za letadly vznikají proto, že při spalování uhlovodíkového leteckého paliva vzniká na každý metr dráhy letadla několik gramů vodní páry a že se letadla pohybují ve výšce s extrémním mrazem, kde jediný gram vodní páry dokáže nasytit tisíc krychlových metrů vzduchu. A to, zda ta čára rychle zmizí, nebo vydrží dlouho, pak závisí na vlhkosti vzduchu v okolí v dané výšce.
Je to tedy kouzlo?
Čára za letadlem tedy není žádné kouzlo. Vzniká z podobného důvodu, jako bílý oblak „páry“ při startování auta ve velkém mrazu, ze stejného důvodu, z jakého se při chladném počasí stává „viditelným“ náš dech, nebo z jakého se objevuje viditelná „pára“ při chladném počasí u některých strojů, větracích otvorů a podobně. Tedy proto, že se do studeného vzduchu dostává větší množství vodní páry, které studený vzduch nedokáže pojmout a přebytečné množství páry kondenzuje do viditelné podoby.
Někdy se objevují spekulace, že prý ty čáry jsou vyráběny uměle a úmyslně. Ano, jsou vyráběny „uměle“ v tom smyslu, že vznikají lidskou činností. Stejně jako je „uměle“ vyráběn například kouř z komínů nebo odpadky. Ale je nesmysl se domnívat, že jsou vyráběny úmyslně, nebo dokonce že je do nich něco uměle přimícháváno. Je to prostě nevyhnutelný vedlejší účinek konkrétní lidské činnosti. Když zatopíme v kamnech, vyvalí se z komína kouř. Když projede auto, způsobí nějaký hluk a nechá za sebou nějaké výfukové plyny. A když letadlo v teplotě kolem -60 °C spálí nějaké uhlovodíky, nechá za sebou viditelnou čáru ze zkondenzované vodní páry. Není důvod se domnívat, že ty čáry jsou vytvářeny úmyslně, a hlavně neexistuje důvod, proč by to někdo úmyslně dělal.
