飛行機雲

質問

飛行機雲の発生するメカニズムを知りたいので教えて下さい。

回答No.2

siegmund · ベストアンサー

自分の回答にちょっと補足します．

飛行機の排出ガス自体が水蒸気を含んでいます．
で，排出ガスは，急激に体積が膨張するためと，
周囲の温度が低いために，温度が冷えます
(たぶん，前者の効果が大きい)．
で，温度が冷えると飽和水蒸気量が低くなりますから，
排出ガス自体が過飽和水蒸気の一因になりますね．

回答No.3

stomachman

水蒸気が飽和水蒸気圧以上に含まれているが、まだ水滴になるきっかけがない、という過飽和状態にある空気があることが前提で、飛行機の排気に含まれる微粒子が凝結核になって水滴に凝結する。という説明が昔からよくなされています。siegmund先生もこの説。

　しかし、stomachmanとしてはそうではないと考えている。必ずしも過飽和でないことは、すぐに消えてしまう飛行機雲があることからも分かります。またエフワン(F1)レースをみていると、後部の羽根のところから霧が発生しているのが見えます。
　湿った空気（飽和水蒸気圧に近い、あるいは過飽和の、）に飛行機が入って、空気が翼の上を流れる時に、急に加速される。そして圧力が下がります。（この圧力低下が飛行機の揚力ですね。）急激な圧力低下は「断熱膨張」と言いまして、空気の温度が下がります。すると、空気に含むことが出来る最大の水蒸気量（飽和水蒸気圧）が下がる。定員が削減されるようなものです。それで余った（リストラされた）分が水滴になって現れる。もしもとの空気が過飽和なら、一旦水滴ができると、これが核になって成長しますし、過飽和でなくても水滴が再度蒸発するのには時間が掛かります。
　siegmund先生、いかがでしょうか。

お礼

ありがとうございました。いま少し解かりやすくお願い致します。

回答No.1

siegmund

湯気と同じようなメカニズムです．
空気中に過飽和な水蒸気があると，
余分な分は本来液体の水になるはずですが，
ちょっとしたエネルギーの障壁があります．
つまり，水蒸気状態より液体の水の方がエネルギー
(正確には自由エネルギー)が低いのですが，
ある程度の大きさの水の粒子になるためには途中で
エネルギーの高い状態を一度経由しないといけません．
窪地からもっと低い窪地へ行くのに，
ちょっと登らないといけないようなことをイメージしてください．

で，空気中にいろいろな微粒子があると，
そのエネルギー障壁が低くなります．
つまり，過飽和水蒸気が容易に水の細かい粒子(霧の類)になります．
微粒子が核になって霧ができる，というような言い方をします．
高空は空気がきれいですから核になる微粒子が少ないんですが，
飛行機が飛ぶと排出ガスでいろいろな微粒子が放出されます．
そういうわけで，飛行機の航跡のとおりに霧ができて，
それが飛行機雲です．

昔のロンドンに霧が多かったのも，空気が汚れていたんでしょう．

飽和水蒸気をつめた箱に荷電粒子が飛び込むと気体分子をイオン化し，
イオンが核になって粒子の飛跡に沿って水滴(霧)が生じます．
霧箱といって，物理で荷電粒子の検出に使われました．
これも同じ理屈です．
霧箱を使った実験でずいぶん重要な発見がありましたが，．
最近は別の方法に取って代わられて，
霧箱は使われなくなってしまいました．

お礼

だいぶ専門的なご回答を頂きましたが、ちょっと子供に説明するにはむずかしすぎるようです。いま少しわかりやすくお願いします。映画などで戦闘機が急上昇する時に、両主翼の先端からも筋のように飛行機雲がでるのが見えますが、なぜでしょう。