为什么飞机在天空中留下白色条纹

如果您曾经仰望蔚蓝的天空，看到笔直的白线在地平线上纵横交错，或者看到飞机在上空飞过时喷出一股烟尘，您可能会想，“这是什么原因造成的？”凝结尾迹，简称为尾迹，并不是简单的尾气，就像您可能从汽车排气管中看到的那样（尽管它们很相似）。而且，它们也绝对不是“化学尾迹”。

它们实际上是凝固在烟尘颗粒上的水蒸气，烟尘颗粒和水蒸气都是喷气式发动机的常见副产品。简而言之，“凝结尾云是一种人造云”，研究航空环境影响的剑桥大学工程学教授史蒂文·巴雷特说。“它们与自然卷云非常相似，只是它们最初又长又直，”他告诉《大众科学》 。尽管关于飞机散发精神控制化学物质的阴谋论并不正确，但凝结尾云确实对地球产生了负面影响。

凝结尾迹是如何形成的？

尽管尾迹就像水蒸气和灰尘一样简单，但它并不总是在飞机尾迹中形成或停留。大气条件必须恰到好处，才能使喷气蒸汽结晶：足够潮湿，水不会蒸发，足够冷，以至于结冰。“足够冷或足够潮湿的空气被称为冰过饱和，”巴雷特说。

与其他大气高度相比，冰过饱和在标准商用喷气式飞机巡航高度（约 35,000 英尺）相对常见。但他补充说，这种情况只发生约 5% 到 10% 的时间。

尾迹云的持续时间，或者说其“持久性”也取决于天气状况。巴雷特解释说，较暖和和较干燥的空气通常意味着它们会在几秒钟或几分钟内消散——但如果天气寒冷潮湿，尾迹云可能会在天空中停留长达六个小时，并蔓延到整个天空。

伦敦帝国理工学院交通与环境学教授马克·斯特特勒表示，由于凝结尾迹与气温和空气湿度密切相关，因此凝结尾迹会随季节和地区而变化。斯特特勒指出，在许多地方，凝结尾迹在春季和秋季更为常见。

凝结尾迹危险吗？

有一定影响，但对人类健康并无直接影响，而且可能不像你想象的那样。越来越多的科学研究（包括 Barrett 和 Stettler 进行的研究）表明，凝结尾迹累积起来会产生变暖效应，加剧人类造成的气候变化。

当然，航空旅行会加剧气候变化，因为飞机飞行时会燃烧化石燃料，并向空气中排放二氧化碳。但尾迹的热效应是一种独立现象，不同于航空业的温室气体排放。而且它的影响惊人地强大。

“飞机尾迹造成的气候变暖程度与航空业排放的所有二氧化碳相当，”巴雷特说，但有一个关键区别。飞行产生的碳排放是累积的，几十年来不断累积，而尾迹是暂时的——几个小时后就会消散。“这意味着过去六个小时的尾迹造成的气候变暖程度与过去 60 年（航空业）排放的二氧化碳相当。这是一个相当强大的杠杆，”他说。

换句话说，斯特特勒解释说，凝结尾迹估计占人类活动造成的全球变暖总量的 2%，包括汽车尾气排放、农业生产和家庭供暖等所有因素。2% 似乎不多，但一些消息来源估计，未来 30 年，商业航空交通将增加 2.5 倍，而当地球处于危险之中时，一切都至关重要。

凝结尾迹如何使气候变暖？

由于凝结尾像其他云一样呈亮白色且绝缘，它们会反射光和热，也会捕获光和热。在阳光明媚的日子里，凝结尾会同时产生两种效果。巴雷特说，它“就像一张毯子”，阻止地球表面散发的热量逃逸到太空——这就是变暖效应。同时，它还会将来自太空的阳光反射出地球表面，产生冷却效应。不幸的是，巴雷特说，即使在阳光明媚的时候，毯子效应通常也会超过反射器效应。

而当太阳落山时，就没有任何竞争了。在夜间，没有太空射线可供尾迹反射，只有热量可供它们滞留。虽然尾迹是无常的，但它们反射回地球表面的热量不会在最初的障碍消失后奇迹般地逃逸。此外，天空中同时有如此多的飞机，如果条件合适，可能已经出现另一条尾迹来取代消散的尾迹。

我们怎样才能解决这个问题？

巴雷特说，冰过饱和区可能是大气中非常广泛的带状区域，但它们通常非常薄，这意味着飞行员可以通过在适合形成凝结尾迹的条件上方或下方飞行来避开它们。在许多情况下，可能只需要调整 1,000 英尺左右，“相对于巡航高度来说，这个调整很小”，他补充道。换句话说，稍微改变飞行路线就会产生很大的不同。

斯特特勒说，目前，我们无法很好地预测 35,000 英尺高空的大气状况。“这方面的数据并不多，而且这也不是气象学家的首要任务，”他解释道。但研究人员正在努力提高我们预测大气状况并据此规划航班的能力。巴雷特说，在此期间，只需像飞行员目前所做的那样实时响应条件以尽量减少湍流，并在出现尾迹时立即调整高度，就可以大大减少全球影响。

目前，已经有小规模的预测试验，其中一项试验涉及谷歌、突破能源和多家航空公司。但巴雷特指出，需要进行更多大规模测试，以更好地了解如何最好地缓解凝结尾迹。“这确实是下一个挑战——比如说整个苏格兰领空或大西洋航线的大部分——这是我们下一步需要去的地方。”

然而，即使我们控制住了飞机尾迹，航空业仍需要做更多，Stettler 指出。“减少飞机尾迹的影响不应取代或替代减少航空业二氧化碳排放的行动，”他说。毕竟，如果所有的飞机尾迹在最后一缕烟中消失，我们仍然需要担心数十年的挥之不去的排放问题。

这个故事是《大众科学》杂志“问我们任何问题”系列的一部分，我们将回答您最古怪、最令人费解的问题，从普通问题到离奇问题。您有什么一直想知道的事情吗？问我们吧。