日常生活中，我們常�？梢钥吹斤w機(jī)飛過后，天空中會(huì)有一條或數(shù)條長(zhǎng)長(zhǎng)的“白煙”。而在飛行表演中，我們則可欣賞到飛機(jī)尾部噴出五顏六色的“彩煙”，它們?cè)诳罩谢没�出美麗的圖案，頗為炫酷奪目。

　　圖1 - 連飛行軌跡都是愛你的形狀（圖片來源：wonderopolis.org）

　　其實(shí)，不管是“白煙”還是“彩煙”，都不是真正的“煙”，而且，它們的產(chǎn)生原理也有很大差異。那它們是怎么形成的呢？

　　高冷的“白煙”

　　烈日炎炎，我們?cè)诔员�棒時(shí)常會(huì)發(fā)現(xiàn)冰棒冒“白煙”。學(xué)過物理的小伙伴們對(duì)此不會(huì)感到陌生，所謂的“白煙”實(shí)際是由空氣中的水蒸氣遇冷凝結(jié)而成。多數(shù)情況下，飛機(jī)在空中留下的“白煙”，也是相同的道理。

　　現(xiàn)代飛機(jī)基本都采用航空煤油作燃料，它以加氫裂化煤油餾分或直餾煤油餾分為原料，經(jīng)精制水洗并添加適量抗爆劑、抗磨劑調(diào)和而成。航空煤油中含有大量的芳烴、烯烴等碳?xì)浠�合物，燃燒后�?huì)生成大量氣態(tài)水。高溫的水汽通過發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管噴到空氣中，遇到大氣層中的冷空氣后急劇降溫、增濕，凝結(jié)成千千萬(wàn)萬(wàn)的小冰晶，從而在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)后面形成一條長(zhǎng)長(zhǎng)的白色尾巴。這條尾巴俗稱“飛機(jī)拉煙”，而在航空氣象學(xué)上，通常稱為“飛機(jī)尾跡”、“凝結(jié)尾跡”或“尾跡云”。

　　細(xì)心的蝌蚪網(wǎng)友們一定注意到，飛機(jī)并非每次飛行都會(huì)拉煙。比如，在燃爆的建軍90周年閱兵式上，當(dāng)英姿颯爽的殲20飛過時(shí)，我們就沒有看到尾跡云。這就不得不提形成尾跡云所必須的飛行條件和氣象條件。

　　圖2 - 閱兵式上的殲20由于飛行高度低，未形成尾跡云（圖片來源：北京時(shí)間網(wǎng)）

　　飛機(jī)拉煙的現(xiàn)象，通常只在噴氣式飛機(jī)上才會(huì)出現(xiàn)。但噴氣式飛機(jī)究竟能否拉煙，還要看溫度和高度的臉色。一般來說，凝結(jié)尾跡只有在飛機(jī)周圍環(huán)境溫度很低的情況下才會(huì)產(chǎn)生。這里的“很低”有多低呢？答案是零下40攝氏度以下！因此，飛機(jī)必須飛行在近萬(wàn)米高的大氣層中，才可達(dá)到這一溫度要求。

　　航空上把能形成尾跡云的大氣層稱為“拉煙層”，其高度受空氣溫度和濕度影響，在盛夏時(shí)節(jié)，拉煙層的下限高度比冬天高很多。尾跡云在空中一般可持續(xù)約30~40分鐘，條件有利時(shí)，甚至能存在1小時(shí)以上。它好比人走路時(shí)留下的腳印，對(duì)客機(jī)來說并不影響飛行安全，但對(duì)戰(zhàn)機(jī)而言，則很容易暴露飛機(jī)的數(shù)量、位置和軌跡，因此，戰(zhàn)機(jī)在執(zhí)行軍事任務(wù)時(shí)會(huì)盡量避開拉煙層。

　　圖3 - 尾跡云對(duì)于客機(jī)或許意味著優(yōu)美，但對(duì)于戰(zhàn)機(jī)則意味著危險(xiǎn)（圖片來源：www.airliners.net）

　　絢麗的“彩煙”

　　和戰(zhàn)機(jī)故意避開尾跡云不同，在特技飛行表演中，為了讓觀眾能清晰地觀賞飛機(jī)各種驚險(xiǎn)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)軌跡，身臨其境地領(lǐng)略飛機(jī)性能和飛行技巧，飛機(jī)都會(huì)拉出一條條或紅或藍(lán)、或黃或綠的曼妙的“彩煙”。“彩煙”的形成原理與尾跡云完全不同。

　　我們知道，硫酸酐（三氧化硫）溶于水會(huì)生成霧狀的硫酸并放出大量的熱。人們利用這一原理，將液態(tài)硫酸酐裝進(jìn)高壓容器中，當(dāng)飛行員通過拉煙劑施放控制系統(tǒng)將硫酸酐噴出時(shí)，硫酸酐便會(huì)迅速與空氣中的水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生煙霧。通過在高壓容器中加入不同顏色的配料，就會(huì)噴出顏色各異的煙霧。

　　圖4 - 研究人員在進(jìn)行地面試車?yán)瓱熢囼?yàn)（圖片來源：參考文獻(xiàn)[2]）

　　不過，由于硫酸酐對(duì)人體健康有嚴(yán)重?fù)p害，且其生成的煙霧會(huì)腐蝕飛機(jī)表面，如今早已被棄用。我國(guó)在多年前就已研制出多種無毒環(huán)保、顏色鮮艷、煙霧量大的新型彩煙劑，并成功應(yīng)用于2015年紀(jì)念抗戰(zhàn)勝利70周年的閱兵式上。據(jù)報(bào)道，當(dāng)時(shí)八一飛行表演隊(duì)在殲10上掛載了一個(gè)裝有新型液體彩煙劑的大型容器，彩煙劑由專門的管線引至發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管，在高溫、高速的尾氣作用下發(fā)生升華，從而形成煙霧。

　　圖5 - 2015年9月3日，在紀(jì)念抗戰(zhàn)勝利70周年閱兵式上，殲10采用了新型液體彩煙劑（圖片來源：新華網(wǎng)）

　　風(fēng)景or危害？

　　飛機(jī)在空中留下的“煙霧”十分壯觀，引人入勝。然而，這些“煙霧”美則美矣，卻對(duì)大氣環(huán)境有不小的危害。

　　尾跡云的結(jié)構(gòu)與卷云類似，均由大量冰晶組成，由于每天都有成千上萬(wàn)的飛機(jī)在空中穿梭，難免存在人造云效應(yīng)，對(duì)天氣造成影響�？茖W(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，頻繁的飛行活動(dòng)已經(jīng)導(dǎo)致歐美部分地區(qū)云量增加。這些人造云一方面反射來自太陽(yáng)的光照，使地球變冷，另一方面又吸收來自地面的紅外輻射，使大氣變熱。

　　或許有小伙伴會(huì)問，為何不讓噴氣式飛機(jī)在拉煙層以下飛行呢？實(shí)際上，飛機(jī)排放的廢氣中不僅有水蒸氣，還含有大量二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物等有害物質(zhì)。雖然飛機(jī)降低飛行高度后，可以避免形成尾跡云，但由于燃油消耗量也隨之增加，并不能根治飛行造成的污染。

　　幸運(yùn)的是，各國(guó)政府和科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)此給予了廣泛關(guān)注，相信在不久的將來，人們能夠妥善解決飛機(jī)帶來的環(huán)境污染問題。

　　圖6 - 飛機(jī)“彩煙”美則美矣，但飛機(jī)排放的廢氣會(huì)對(duì)環(huán)境造成損害

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