Дыра в небе: Самолет навылет

Ключевым «ингредиентом» для получения «дырявых» облаков (Hole-punch clouds) являются переохлажденные капли воды (при температуре около -15⁰С). При прохождении самолета сквозь облако капли в потоке воздуха за его турбинами и крыльями замерзают и падают на землю.

Каждый раз, когда самолет пролетает сквозь облако, в котором есть переохлажденные водяные капли, это может привести к выпадению осадков в близлежащей области. «Просто пролетая на самолете внутри такого облака, вы могли бы вызвать такое количество осадков, на которое хватит материала в виде переохлажденных капель на вашем пути», — говорит Эндрю Хеймсфилд (Andrew Heymsfield), научный сотрудник Национального центра атмосферных исследований США (National Center for Atmospheric Research — NCAR) и исследователь явления «дырявых» облаков.

Осадки, вызванные самолетами, могут быть особенно распространены в таких регионах, как Тихоокеанский Северо-запад (район на северо-западе США, включающий штаты Орегон и Вашингтон) и западная Европа, благодаря нередкому появлению облаков, содержащих переохлажденные капли.

Еще в 1940-х годах ученые задумывались над причинами формирования таких «просветов». Был выдвинут ряд предположений, связывающих «дырявые» облака с авиацией: от влияния акустической ударной волны, создаваемой самолетами до формирования льда в инверсионных следах. В 1980-х годах исследователи отмечали, что турбовинтовые самолеты могут стать причиной превращения переохлажденных капель в кристаллы льда, а в 1990-х годах были начаты эксперименты для изучения этого явления.

Однако до недавнего времени ученым не доводилось наблюдать выпадение осадков в результате полета воздушных судов, как это сделала команда Хеймсфилда. Наземная радиолокационная станция зафиксировала быстрое выпадение снега в области необычной формы. В этом районе Хеймсфилд и его коллеги совершали полет на самолете с исследовательским оборудованием.

«Эхо-сигнал сформировался уникальным образом, и у меня не было этому удовлетворительного объяснения», — говорит Патрик Кеннеди, инженер радиолокационной станции, зафиксировавший необычные показания.

Хеймсфилд и Кеннеди просмотрели записи видеокамер самолета и заметили «дыру» в сплошной высококучевой облачности и снежный «заряд», движущийся к земле. Так как ориентация отверстия совпала со стандартной траекторией движения коммерческих самолетов в этом регионе, Хеймсфилд предположил, что самолет мог каким-то образом вызвать кристаллизацию и выпадение снега, оставив «тоннель» в облаке позади себя.

Последующее изучение записей Федерального управления гражданской авиации (FAA) показало, что в районе появления «дыры» действительно пролетали два самолета. Снежинки начали падать примерно через 5 минут после того, как второй самолет прошел сквозь облако. Снег за 45 минут засыпал полосу шириной около 4 км и длиной около 32 км, оставив покров толщиной в 5 см.

Данные бортовых спектрометров свидетельствовали, что снежинки в пределах этой полосы отличаются по своей структуре и могли образоваться из переохлажденной воды.

Когда турбовинтовой самолет летит сквозь облачный слой, содержащий переохлажденные капли воды, винты могут создавать в воздухе зоны быстрого расширения, что вызывает понижение температуры и кристаллизацию капель. Тот же самый эффект может наблюдаться позади крыла реактивного самолета при температурах около -20⁰С.

Исследователи считают, что вызванная самолетами кристаллизация и появление «дырявых» облаков — довольно частое явление. Однако оно далеко не всегда может быть зафиксировано с земли, со спутника или из самолета. Хеймсфилд и его коллеги сначала не заметили ничего необычного, когда их самолет «продырявил» облако. По словам Хеймсфилда, данные радиолокационной станции попали им в руки благодаря счастливой случайности.

По сообщению PhysOrg.com