ზოგიერთი თვითმფრინავი ცაზე გადაფრენისას კვამლის მსგავს თეთრ კვალს ტოვებს. თუმცა ამაში საშიში არაფერია, რადგან ეს კვალი ძირითადად კონდენსაციაა – აქედან გამომდინარეობს მისი სახელი „კონდენსაციური (ინვერსიული) კვალი“. მიზეზი იგივეა, რატომაც ცივ ამინდში ზოგჯერ საკუთარ ამონასუნთქ ჰაერს ვხედავთ. ძრავა მუშაობის დროს ჰაერში გამოყოფს დიდი რაოდენობით წყალსა და ზოგიერთ აეროზოლს. წყლის ორთქლს, ოღონდ ბევრად დაბალი კონცენტრაციით, შეიცავს თვითმფრინავის გარშემო არსებული ჰაერიც, რომელსაც ბევრად ნაკლები წნევა და ტემპერატურა აქვს. კონდენსაციური კვალი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც თვითმფრინავიდან უკიდურესად ცივ (-40°C-ზე ნაკლები) ჰაერში გამოდევნილი ცხელი (540°C-ზე მაღალი) წყლის ორთქლი კონდენსირდება და ძრავის მიერ გამოფრქვეული მყარი ნაწილაკების (აეროზოლების) გარშემო იყინება. ნაწილაკები და წყალი ერთობლივად ქმნიან კონდენსაციურ კვალს.
აირში შემავალი ზოგიერთი ელემენტი კონდენსაციური კვალის წარმოქმნაში არ მონაწილეობს, თუმცა ისინი ჰაერის დამაბინძურებელ აგენტებად ითვლება. თვითმფრინავის გამონაბოლქვი ძირითადად შეიცავს ნახშირორჟანგს, წყლის ორთქლს, აზოტის ოქსიდებს (NOx), გოგირდის ოქსიდებს (SOx), ნახშირბადის ერთჟანგს (მხუთავი აირი), ნახშირწყალბადებს, როგორიცაა მეთანი, ასევე მურისა და ლითონის ნაწილაკებს.
ისეთი თვითმფრინავები, როგორიცაა ბოინგ 747, უზარმაზარი რაოდენობის წყალს გამოაფრქვევენ ხოლმე, წამში საშუალოდ 2.75 კგ-ს.
კონდენსაციური კვალის ტიპები
სხვადასხვა სახის კონდენსაციური კვალი შემადგენლობით თითქმის იდენტურია, თუმცა მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან ხანგრძლივობით. ამინდი პირდაპირ გავლენას ახდენს მათი არსებობის პერიოდზე. კონდენსაციურ კვალს, როგორც წესი, ყოფენ სამ ტიპად: ხანმოკლე, ხანგრძლივი არაგავრცელებადი და ხანგრძლივი გავრცელებადი.
ხანმოკლე კონდენსაციური კვალი ჰგავს მოკლე თეთრ ხაზებს, რომლებიც თვითმფრინავიდან კუდივით გრძელდება. როგორც სახელი მიგვანიშნებს, მათი ხანგრძლივობა მხოლოდ რამდენიმე წუთია და ისევე სწრაფად ქრებიან, როგორც გაჩნდნენ. ჰაერი, რომელსაც თვითმფრინავი მიაპობს, ნაკლებად ნოტიოა და მცირე რაოდენობით წყლის ორთქლს შეიცავს. ყინულის ნაწილაკები წარმოქმნიდან მალევე ისევ აირად მდგომარეობაში გადადიან.
ხანგრძლივი არაგავრცელებადი კონდენსაციური კვალი ბევრად უფრო დიდხანს რჩება და ცაზე თეთრი ზოლები თვითმფრინავის გაუჩინარებიდან დიდი დროის შემდეგაც კი ჩანს. ჰაერი, რომელსაც თვითმფრინავი მიაპობს, რამდენადმე ტენიანია და დიდი რაოდენობით წყლის ორთქლს შეიცავს კვალის წარმოსაქმნელად. ასეთი კვალი თეთრი ფანქრით გასმულ ვიწრო ხაზებს ჰგავს.
ხანგრძლივი გავრცელებადი კონდენსაციური კვალი არაგავრცელებად კვალს ჰგავს. თუმცა ისინი უფრო დიდ მანძილებზე ვრცელდებიან ტურბულენტობის ან ამინდის სხვა პირობების გამო. დაფარვის ვრცელი ფართობი და არსებობის ხანგრძლივობა მათ კლიმატზე ზემოქმედების საშუალებას აძლევს.
არსებობს ვიზუალურად მსგავსი მოვლენა (ე.წ. „კონდენსაციური კვალის ბიძაშვილები“), რომელიც განსხვავებული ფიზიკური პროცესით წარმოიქმნება. ამ მოვლენის ერთ-ერთი ტიპია ორთქლის კვალი, რომელიც რეაქტიული თვითმფრინავის ფრთის კიდეებიდან ვრცელდება აფრენის ან დაშვების დროს. კარგი ამინდისას, თუკი ფრთის კიდესთან მორევის წნევა და ტემპერატურა საკმარისად დაეცემა, გაჩნდება თეთრი კვალი. სათანადო პირობებში თხევადი წყალი ამ მორევში წვეთებს ქმნის და ხილვადი ხდება. თუმცა წარმოქმნიდან მალევე ორთქლდება.
კონდენსაციური კვალი მოძრაობს თუ წარმოქმნის ადგილზე რჩება?
რადგან კონდენსაციური კვალი ჩნდება დედამიწის ზედაპირიდან ძალიან მაღლა, სადაც როგორც წესი ძლიერი ქარებია, თანდათანობით ადგილს იცვლის. როცა მაღლა ვიხედებით, ხშირად ვხედავთ ძველ კონდენსაციურ კვალს, რომელიც მოშორებით წარმოიქმნა და ქარის გავლენით გადმოიწია.
რით განსხვავდება კონდენსაციური კვალი სხვა ღრუბლებისგან?
კონდენსაციური კვალი ადამიანის საქმიანობის შედეგად გაჩენილი ღრუბელია, რადგან თვითმფრინავის მიერ გამოფრქვეული ნაწილაკების ზედაპირზე შესქელებული და გაყინული წყლის ორთქლისგან წარმოიქმნება. კონდენსაციური კვალი ყოველთვის ყინულის ნაწილაკებისგან შედგება ჰაერის დაბალი ტემპერატურის გამო. სხვა ტიპის ღრუბლები შეიძლება წარმოიქმნას მრავალი სხვა წყაროდან (როგორიცაა ვულკანები ან მტვრის ქარიშხლები) ატმოსფეროში მოხვედრილ ნაწილაკებზე წყლის ორთქლის შესქელებით. ასეთი ღრუბლები ზოგჯერ წყლის წვეთებისგან შედგებიან, ზოგჯერ ყინულის კრისტალებისგან, რაც ტემპერატურაზეა დამოკიდებული.
კონდენსაციური კვალი მხოლოდ დიდ სიმაღლეზე წარმოიქმნება (ჩვეულებრივ 8 კმ-ზე მაღლა), სადაც ჰაერის ტემპერატურა ძალიან დაბალია (-40°C-ზე ნაკლები). სხვა ღრუბლები სხვადასხვა სიმაღლეებზე ჩნდებიან, დაწყებული დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, როგორიცაა ნისლი, დამთავრებული ზედაპირიდან ძალიან მაღლა მდებარე ფრთა-ღრუბლებით.
რას გვეუბნება კონდენსაციური კვალი მოსალოდნელ ამინდზე?
თვითმფრინავის სიმაღლისა და ატმოსფეროს ტემპერატურისა და ტენიანობის მიხედვით კონდენსაციური კვალის სისქე, განფენილობა და ხანგრძლივობა განსხვავდება. თვითმფრინავის მიერ წარმოქმნილი კონდენსაციური კვალი ამინდზე გარკვეულ მინიშნებებს გვაძლევს. თხელი, ხანმოკლე კვალი გვანიშნებს, რომ დიდ სიმაღლეზე დაბალი ტენიანობაა, რაც კარგი ამინდის საწინდარია, ხოლო სქელი, ხანგრძლივი კვალი ტენიანი ჰაერის მანიშნებელია და შესაძლოა ავდრის წინაპირობა იყოს.
რა გავლენას ახდენს კონდენსაციური კვალი კლიმატზე?
როგორც ზემოთ იყო აღნიშნული, თვითმფრინავების გამონაბოლქვში შედის ისეთი ნივთიერებები, როგორიცაა ნახშირორჟანგი, აზოტისა და გოგირდის ოქსიდები, მცირე რაოდენობით დაუწვავი ნახშირწყალბადები, მურისა და ლითონის ნაწილაკები. ასეთ გამონაბოლქვებს არეგულირებს სამოქალაქო ავიაციის საერთაშორისო ორგანიზაცია.
ხანგრძლივმა კონდენსაციურმა კვალმა შეიძლება გავლენა მოახდინოს მზის გამოსხივების არეკვლაზე და შესაბამისად დედამიწის კლიმატზე. ყინულის კრისტალები მზის სითბოს შთანთქავენ, რის გამოც, განსხვავებით დაბალ სიმაღლეზე განლაგებული ღრუბლებისგან, რომლებსაც გაგრილების ეფექტი აქვთ, კონდენსაციური კვალი კლიმატის დათბობაში იღებს მონაწილეობას. 2000-2018 წლებში ანთროპოგენურ (ადამიანის გავლენით განპირობებული) კლიმატის ცვლილებაზე მსოფლიო ავიაციის გავლენის კვლევამ გამოავლინა, რომ ამჟამად კონდენსაციური კვალი უფრო მეტ ზემოქმედებას ახდენს კლიმატზე, ვიდრე წარსულში თვითმფრინავების მიერ გამოფრქვეული სათბურის აირები. თუმცა კვლევაში ასევე აღნიშნულია, რომ რაღაც სახის გაურკვევლობები მაინც არსებობს, რაც კონდენსაციური კვალის ფორმირების კომპლექსურ ფიზიკასთან არის დაკავშირებული. 2011 წელს გამოქვეყნებული კვლევის თანახმად, სადაც იგივე გავლენაზეა საუბარი, მომავალში ეს ეფექტი კიდევ უფრო გაუარესდება, რადგან 2050 წლისთვის მსოფლიო საჰაერო მოძრაობა 4-ჯერ უფრო დატვირთული იქნება. თუმცა არსებობს პროგნოზი, რომ ამ დროს თვითმფრინავის გამონაბოლქვში მური ორჯერ ნაკლები რაოდენობით იქნება, რაც კლიმატის დათბობის ეფექტს 15%-ით შეამცირებს.
რატომ ტოვებს კონდენსაციურ კვალს მხოლოდ ზოგიერთი თვითმფრინავი და არა ყველა?
კონდენსაციური კვალის წარმოსაქმნელად საჭიროა დაბალი ტემპერატურა და დაბალი ან საშუალო ტენიანობა. ეს პირობები რეგულარულად არსებობს ისეთ სიმაღლეზე, რომელზეც დაფრინავენ ტურბოვენტილატორული და ტურბორეაქტიული ძრავის მქონე თვითმფრინავები. სამგზავრო თვითმფრინავები, კერძო რეაქტიული თვითმფრინავები და სამხედრო თვითმფრინავები სწორედ ამ ორი ტიპის ძრავებს იყენებენ.
ტურბოვენტილატორული და ტურბორეაქტიული ძრავები გამონაბოლქვს პირდაპირ ატმოსფეროში გამოტყორცნიან და ნახშირორჟანგის, წყლის ორთქლისა და მურის ნაწილაკების ნაზავს გაციების დრო აღარ რჩებათ. ამის საპირისპიროდ, ტურბოხრახნიანი ძრავის მქონე თვითმფრინავები, რომლებიც რეაქტიული ძრავებით ამუშავებენ პროპელერებს, უფრო დაბლა დაფრინავენ. გარდა ამისა, გამონაბოლქვი აირის ენერგიას პროპელერის სამუშაოდ იყენებენ და ეს აირები გამოსაბოლქვი მილების გავლით ტოვებენ თვითმფრინავს.
აირის ენერგიის გამოყენების, გამოსაბოლქვი მილების, დაბალი სიმაღლისა და თბილი ტემპერატურის კომბინაცია გამონაბოლქვი აირის ტემპერატურას გარშემო მდებარე ჰაერის ტემპერატურასთან აახლოებს და კონდენსაციური კვალის წარმოქმნის ალბათობას ამცირებს.
თანამედროვე დგუშიანი ძრავით აღჭურვილი თვითმფრინავები დიდ სიმაღლეზე ვერ ადიან. გარდა ამისა, ამ ძრავებში გამოყენებული გამომბოლქვი მილსადენები გამონაბოლქვ აირებს ატმოსფეროში გაფრქვევამდე საგრძნობლად აგრილებენ.
გამონაბოლქვი აირის ტემპერატურა განსხვავდება ძრავის ეფექტურობისა და ეკონომიურობის მიხედვითაც. გერმანულ სამეცნიერო ჟურნალში გამოქვეყნებულ სტატიაში ნაჩვენებია, რომ ეირბას ა340 (პირველი ფრენა 1991 წელს) კონდენსაციურ კვალს ტოვებს, ხოლო ბოინგ 707 (პირველი ფრენა 1957 წელს) – არა. ორივე 10 კმ-ის სიმაღლეზე მიფრინავდა, მაგრამ ა340-ის უფრო ახალი და დახვეწილი ძრავები მეტ წყლის ორთქლს აფრქვევდნენ, რაც კონდენსაციურ კვალს წარმოქმნიდა.
უნდა აღინიშნოს, რომ მასიური რადიალური (ვარსკვლავისებრი) ძრავები, რომლითაც II მსოფლიო ომსა და ცივი ომის დასაწყისში მოქმედი ბომბდამშენები იყვნენ აღჭურვილი, კონდენსაციურ კვალს ქმნიდნენ. ამ ძრავების წარმოუდგენელი სიმძლავრე თვითმფრინავებს ისეთ სიმაღლეზე აფრენის საშუალებას აძლევდა, სადაც ტემპერატურა საკმარისად დაბალი იყო კონდენსაციური კვალის წარმოქმნისთვის.
საშიშია კონდენსაციური კვალი?
ტიპიური კონდენსაციური კვალი, რომელსაც თვითმფრინავი თავის უკან ტოვებს, საშიში არ არის. მათი ძირითადი შემადგენელი ნივთიერება წყალია. რეაქტიული თვითმფრინავის საწვავს გადამუშავების პროცესი აქვს გამოვლილი, რათა დამაბინძურებელი აგენტების რაოდენობა მაქსიმალურად შემცირდეს. ძრავის შიგნით წვის კაბინაში დიდი რაოდენობით აირმა უნდა იმოძრაოს სწრაფად, რათა ტურბინამ ბრუნვა არ შეწყვიტოს. ძრავის შიგნით მდებარე პატარა მილებში წამში ლიტრობით საწვავი გაედინება. მცირე შეფერხებამაც კი შეიძლება დაგროვების პროცესს დაუდოს სათავე, რაც თავის მხრივ შესაძლოა კატასტროფული შედეგის მომტანი აღმოჩნდეს.
ძრავის შეკეთება ძალიან ძვირადღირებული პროცესია და შეიძლება მილიონობით დოლარს მიაღწიოს. ამიტომ ავიაკომპანიები ყველანაირ გამაფრთხილებელ ზომას იღებენ, რათა თვითმფრინავის საწვავი უმაღლესი ხარისხის იყოს. ავზის თითოეულ შევსებაზე აღირიცხება დრო, ადგილმდებარეობა და საწვავის მოცულობა, რათა გაუთვალისწინებელი შემთხვევის დროს პრობლემის სათავე განისაზღვროს.
მცდარია შეხედულება, რომ კონდენსაციურ კვალს ჯანმრთელობაზე გავლენის მოხდენა შეუძლია. დიდი სიმაღლის გამო აზოტის ოქსიდები და სხვა ნივთიერებები, რომლებსაც სასუნთქი გზების დაზიანება შეუძლიათ, მალევე იფანტებიან ატმოსფეროში.
ქიმტრეილები
ქიმტრეილების იდეა არის საზოგადოების ნაწილში გავრცელებული შეთქმულების თეორია, რომლის თანახმად მთავრობა ან რომელიმე გავლენიანი შავბნელი ძალა თვითმფრინავების მეშვეობით პლანეტას ასხურებს მავნე ქიმიკატებს, როგორიცაა ტოქსიკური ლითონები, მაგალითად ბარიუმი. შეთქმულების თეორიის მიხედვით, ამის მიზანია „გონების კონტროლი“, „შობადობის შემცირება“, „ახალი მსოფლიო წესრიგის დამყარება“ და ა.შ.
ეს მოსაზრება საზოგადოებაში პოპულარული გახდა მას შემდეგ, რაც აშშ-ის სამხედრო-საჰაერო ძალებს 1997 წელს წარუდგინეს 52 გვერდიანი მოხსენება. ამ კვლევაში განხილული იყო ამინდის კონფიგურაციის ცვლილებისა და საბრძოლო ეფექტიანობის გამაძლიერებელ ფაქტორად გამოყენების პერსპექტივა. სამოქმედო შესაძლებლობები ორ მიმართულებად იყოფოდა, მოწინააღმდეგე ძალების დაქვეითება და მოკავშირე ძალების ხელშეწყობა. გეგმაში აღნიშნული იყო ქარიშხლებისა და წყალდიდობების გაძლიერება საკომუნიკაციო ხაზების დასაზიანებლად და მასიური გვალვების გამოსაწვევად. მოკავშირე ძალებს შენიღბვაში ნისლი დაეხმარებოდა, ამავდროულად ატმოსფეროს ზედა ფენების ამინდის გაუმჯობესებით უკეთეს თანამგზავრულ კავშირს დაამყარებდნენ.
იმუშავა ამინდის ცვლილების გეგმამ?
მოკლედ რომ ვთქვათ, არა. თუმცა ზოგიერთმა ქვეყანამ სერიოზულად დაიწყო ფიქრი ამინდის კონტროლის კვლევაზე. მიუხედავად იმისა, რომ სრული კონტროლი მიუწვდომელი ამოცანაა, მეცნიერებმა შეძლეს ერთი ასპექტის – ნალექის – ცვლილება. 1940-იან წლებში ირვინგ ლენგმიურმა და მისმა თანაშემწემ, ვინსენტ ჯოზეფ შეფერმა ისტორიაში პირველად ხელოვნურად გამოიწვიეს წვიმა.
1946 წლის 13 ნოემბერს, თვითმფრინავის ფრთების მოყინვის კვლევისას, შეფერმა გადაციებულ ღრუბელს თვითმფრინავიდან შეასხურა რამდენიმე კგ მასის მშრალი ყინული. შემდეგ თვითმფრინავით ამ ღრუბლის ქვემოთ გაიფრინა და განცვიფრდა, როცა დაინახა, რომ თოვა იწყებოდა. იმ დროისთვის, როცა თოვლმა დედამიწაზე დაშვებულ ლენგმიურამდე მიაღწია, უკვე წვიმად იყო გადაქცეული.
ღრუბლის დათესვა
ამ მოვლენას „ღრუბლების დათესვა“ უწოდეს. ეს გახლავთ ამინდზე ხელოვნური ზემოქმედების პროცესი, რომლის მიზანი ნალექიანობის ზრდაა. ღრუბელში მოხვედრილ მშრალ ყინულთან ურთიერთქმედებით წყლის ორთქლი კონდენსირდება და წვიმად გარდაიქმნება. წვიმის წყალი მანამ მატულობს, ვიდრე ღრუბელი მათ ვეღარ შეაკავებს და იწყება წყლის ამ მასის ჩამოღვრა.
სხვა სტრატეგიები მოიცავს ჰაერში ნაწილაკების გასხურებას ტენის შეკრებისა და დაგროვებისთვის. მტვრის, კვამლისა და ზღვის მარილის ნაწილაკები ჰაერში გაიტყორცნება ნალექზე ზემოქმედებისთვის. ასევე შესაძლებელია ვერცხლის იოდიდის (AgI) გამოყენება, რათა წყლის ორთქლმა აირადი მდგომარეობა შეიცვალოს.
დღესდღეობით ამინდის გარკვეულ სტრუქტურაზე ზემოქმედებისთვის ორივე სტრატეგია გამოიყენება. თუმცა ამ პროცესს მხოლოდ განსაკუთრებული გვალვითა და დაბინძურებით გამორჩეულ რეგიონებში მიმართავენ.
მავნეა ქიმტრეილები?
ცაში „ქიმტრეილების“ უმეტესობა რეალურად კონდენსაციური კვალია. კვალის დიდი ნაწილი წყლის ორთქლია და საფრთხეს არ შეიცავს. თუმცა, როგორც უკვე აღნიშნული იყო, ზოგიერთი კონდენსაციური კვალი მზის სითბურ ენერგიას შთანთქავს, რამაც შეიძლება გლობალურ დათბობაში წვლილი შეიტანოს.
თვითმფრინავების დაპროექტებაში დიდი ყურადღება ეთმობა საწვავის ეკონომიას. ამჟამად, მგზავრების რაოდენობის გათვალისწინებით, თვითმფრინავები უფრო ნაკლებად (57%-ით) აბინძურებენ გარემოს, ვიდრე ავტომობილები. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს რეგიონები, რომლებსაც ღრუბლების დათესვა ესაჭიროებათ, დანარჩენ მსოფლიოზე ეს გავლენას არ ახდენს. ამინდზე ხელოვნური ზემოქმედების თვითმფრინავები კონკრეტულ არეალებში მოქმედებენ სასოფლო-სამეურნეო მოსავლის გასაზრდელად და მათი რიცხვი მცირეა. თვითმფრინავთა უმეტესობა ამინდზე არსებით ზემოქმედებას ვერ ახდენს.
გამოყენებული ლიტერატურა:
- GOV.UK
- GLOBE Program
- Airplane Academy
- Monroe Aerospace
- Scientific American
- Interesting Engineering
- American Association for the Advancement of Science
ჩრდილოეთის ციალი 