Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics)
Číslo 28 – vyšlo 15. července, ročník 9 (2011)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Díry v oblacích

Jiřina Scholtzová

Poručíme větru, dešti? Jsme zas o krok blíž. Po více než padesát let se pozoruje, že letadla mohou při průletu vytvořit v oblacích velké díry nebo vyvrtat kanály, které jsou jasně viditelné i po čtyřech hodinách. Nikdo se až do teď ale nesnažil tento fenomén vysvětlit. Andrew Heymsfield z amerického Národního centra pro výzkum atmosféry NCAR (National Center for Atmospheric Research) z Koloradské univerzity v Boulderu zjistil, že oblaka s dírami skutečně ovlivňují lokální počasí v okolí letiště. Zřejmě se tak podaří vysvětlit fenomén, proč je v okolí velkých letišť pozorován nárůst sněhové pokrývky oproti okolí. Studie vyšla 1. července 2011 v časopise Science.

Kruhový otvor v oblaku nad Antarktidou vytvořilo letadlo 12. prosince 2009. Patrná je kupovitá struktura s šedivými pásy. Autory snímku jsou Eric Zrubek a Michael Carmody, oblast West Antarctic Ice Sheet Divide Camp.

Počasí – soubor fyzikálních veličin popisující stav atmosféry v daném místě a čase (tlak, teplota, vlhkost vzduchu, oblačnost, ...). Počasí studuje meteorologie, snaží se také o předpověď počasí, tedy na základě znalosti počasí v okolí pozorovaného místa předpovědět vývoj počasí v příštích hodinách, někdy i dnech.

Podnebí – neboli klima. Dlouhodobá chrakteristika počasí, opírá se o dlouhodobé průměry teploty (v daném ročním období), srážkové úhrny, atp. Typicky se jedná o průměrování za období několika desítek let, dělají se ale i průměry za 10 000 let. Anglické přísloví: „Podnebí je to co očekáváme, počasí to, co máme“.

Osévání oblaků – způsob vytvoření umělého deště nebo sněhu, který byl v minulosti používán k ovlivnění množství srážek. Letadla se uměle pokoušela přinutit mraky k dešti nebo sněhu „rozséváním“ chemických látek – například jodidu stříbrného. Podchlazené kapičky v oblacích zkondenzovaly a změnily se ve sníh, který spadl nebo se přeměnil v déšť. Nový výzkum ukazuje, že letadla sama o sobě toto dokáží za určitých podmínek bez použití chemických prostředků.

Počítačová simulace – napodobení skutečnosti pomocí numerického výpočtu, nezbytná součást modelování fyzikálních procesů. Dokáže na základě sofistikovaných algoritmů předpovědět jak kvantitativní, tak kvalitativní výsledky pokusů při různých počátečních podmínkách. Umožňuje omezit výběr jevů, které celý pokus ovlivňují nejvíce, a tím vysvětlit příčiny a podstatu procesů.

Heymsfield se spolu s kolegy z celých Spojených států pustil do podrobné analýzy několika satelitních snímků zachytávajících umělé díry a kanály v oblacích (v angličtině hole-punch a canal clouds). Poté nasimulovaliPočítačová simulace – napodobení skutečnosti pomocí numerického výpočtu, nezbytná součást modelování fyzikálních procesů. Dokáže na základě sofistikovaných algoritmů předpovědět jak kvantitativní, tak kvalitativní výsledky pokusů při různých počátečních podmínkách. Umožňuje omezit výběr jevů, které celý pokus ovlivňují nejvíce, a tím vysvětlit příčiny a podstatu procesů. vývoj těchto oblaků s použitím počítačových modelů předpovědi počasí a zjistili, za jakých podmínek tyto jevy nastávají. Zkoumali oblaka s dírami na dvaceti satelitních snímcích pořízených nad Texasem 29. ledna 2007. Tato pozorování poté porovnali s archivními záznamy letů z Americké federální správy letů (Federal Aviation Administration) a zjistili, které typy letadel prolétaly tento den nad oblastí ve výšce 7 až 8 kilometrů nad zemí. Identifikovali nemalý počet letadel, která jsou schopna vytvářet pozorované díry. Patří sem jak velká trysková letadla, malá turbo-vrtulová letadla, či jednomotorové tryskáče.

Obrázky ze satelitu GOES pořízené 29. ledna 2007 v 16:32 UTCUTC – Universal Time Coordinated, univerzální koordinovaný čas. Časová stupnice získaná průměrováním měření mnoha desítek cesiových atomových hodin pracujících v řadě metrologických laboratořích po celém světě. Od ní je odvozen občanský pásmový čas a také známé časové signály šířené rozhlasovým vysíláním.. Horní obrázek zachycuje lineární a kruhové díry způsobené letadly. Dolní obrázek uvádí příklad drah vícenásobných děr. Kroužky označují střed díry nebo kanálu za patnáctiminutový interval měřený od první detekce. Zdroj: Science/AAAS.

Při simulaci se skupina vědců snažila zjistit parametry, za kterých pozorované díry v oblacích vznikají. Vědci se zaměřili na známý jev, při němž letící letadlo lokálně ochlazuje okolní vzduch. Do simulace zahrnuli zvýšení koncentrace ledových krystalů v oblacích, které odpovídalo chladicím účinkům letadel. Při vhodných podmínkách se začal zárodek díry zvětšovat a po 30 až 90 minutách dosáhl maximální velikosti 2 až 4 km. Poté se díry začaly pomalu rozpadat – podobně, jako tomu bylo na satelitních snímcích reálné situace.

Díry a kanály

Díry a kanály v oblacích jsou pozorovány již déle než 50 let, ale mechanismy, jak se formují a vyvíjí nebyly dosud popsány. Stejně tak nebyl zkoumán jejich dopad na okolí. Díry v mracích jsou přitom spojeny s jevem náhodného osévání mraků částečkami ledu, za které mohou letadla. Ta způsobují spontánní zmrznutí podchlazenýchPodchlazená kapalina – při tuhnutí čisté kapaliny se často stává, že zárodky pevného skupenství se vytvoří až za teploty menší, než je teplota tuhnutí dané látky. Kapalinu, která má nižší teplotu, než je teplota tuhnutí, nazýváme podchlazenou kapalinou. Podchlazenou kapalinu lze převést do pevného skupenství vhozením několika krystalků nebo za pomoci jakýchkoli kondenzačních jader (stačí vhodná chemikálie nebo nečistoty). částeček vody, které projdou kolem hrotů vrtulí nebo přes křídla letadla. Kanál v mraku vytvoří letadlo, když prolétá podélně mrakem. Čáru, kterou vyřízne do mraku, pak nazýváme oblačný kanál nebo také disipační stopa. Díra může vzniknout, pokud letadlo proletí mrakem kolmo.

Kanál v mraku způsobený průletem letadla pod malým úhlem.
Broxted v Essexu, UK. Autor Michael Holt.

Západ slunce s dírou a dešťovým proužkem uprostřed. Jay, Florida, USA,
17. prosince 2007, autor Vicki Harrison.

Vývoj díry v oblaku doprovázený deštěm. Kompozice zachycuje vývoj
po dobu 20 minut. Piberbach, Rakousko 17. srpna 2008.

Osévání mraků

„Osévání mraků“ je způsob vytvoření umělého deště nebo sněhu, který byl v minulosti používán k ovlivnění množství přeháněk. Letadla se uměle pokoušela přinutit mraky k dešti nebo sněhu „rozséváním“ chemických látek – například jodidu stříbrného. Částice této látky se chovají jako tzv. kondenzační jádra, na nichž se vysrážejí malé ledové krystalky, které pak spadnou jako srážky. Aby k této krystalizaci mohlo dojít, musí být vodní kapičky v oblaku v podchlazeném stavu při teplotě přibližně –40° C. Při nižších teplotách dochází dokonce k samovolné krystalizaci. Nový výzkum ukazuje, že letadla sama o sobě dokáží za určitých podmínek vyvolat tento jev bez použití chemických prostředků. Při proudění vzduchu kolem letadla je prostředí v okolí lopatek vrtulí a nebo na zadní straně křídel lokálně silně ochlazováno až o 30° C. Toto ochlazování je způsobeno expanzí plynu a prudkým snížením tlaku. Na těchto místech pak vznikají ledové krystalky. Jak ukázala simulace, na krystalcích dál dochází ke zmrazení dalších kapiček vody a jev se šíří mrakem, čímž v něm vzniká díra. Celý proces trvá asi hodinu. Důležitou podmínkou vzniku děr je vhodná teplota mraku, která musí být mezi –10° C až –30° C. Většina letadel však létá v prostředích s teplotou pod −40° C (typicky kolem −60° C), což je již příliš nízká teplota pro vznik tohoto jevu. Zajímavým zjištěním je, že výraznější výskyt děr a kanálů v oblacích je pozorován v okruhu 100 km kolem velkých letišť a v polárních oblastech.

Závěr

Vypadá to tak, že za vyšší množství sněhových srážek jsou zodpovědná vzlétající a přistávající letadla, která mohou za určitých podmínek „osévat“ oblaka. Je zřejmé, že díry v oblacích ovlivňují lokální počasíPočasí – soubor fyzikálních veličin popisující stav atmosféry v daném místě a čase (tlak, teplota, vlhkost vzduchu, oblačnost, ...). Počasí studuje meteorologie, snaží se také o předpověď počasí, tedy na základě znalosti počasí v okolí pozorovaného místa předpovědět vývoj počasí v příštích hodinách, někdy i dnech., ale je nepravděpodobné, že by měly vliv na globální klimaPodnebí – neboli klima. Dlouhodobá chrakteristika počasí, opírá se o dlouhodobé průměry teploty (v daném ročním období), srážkové úhrny, atp. Typicky se jedná o průměrování za období několika desítek let, dělají se ale i průměry za 10 000 let. Anglické přísloví: „Podnebí je to co očekáváme, počasí to, co máme“.. Na závěr ještě jedna poznámka. Při pohledu na některé obrázky (jako jsou například tyto poslední) se nelze ubránit pocitu, že na nich není díra v oblaku, ale spíše mimozemská loď. Možná, že Heymsfield díky své studii pomůže vysvětlit i jinou záhadu...

Díra v mraku připomínající UFO: nejslavnější UFO snímek, Moskva 7. října 2009 (nahoře) a nejnovější (dole) z National Geographic, Myrtle Beach, Jižní Karolína, 7. ledna 2011, autor P. Wesley Tyler, Jr.

Klip týdne: UFO nad Mexikem

UFO nad Mexikem. Videozáznam byl pořízen 10. února 2010. Podle zastánců mimozemského původu UFO byla téměř dokonale kruhová oblast v oblaku způsobena průletem létajícího talíře, některé pikantnější historky dokonce hovoří o pádu létajícího talíře. Skutečnost je ale mnohem jednodušší. Podobné kruhové díry a někdy kanály jsou pozorovány již 50 let a souvisí s průletem letadla oblakem. Často se vyskytují zejména v okolí 100 kilometrů od větších letišť a nezřídka souvisí s lokální změnou počasí – ze středu díry může začít sněžit nebo pršet. Průlet letadla ochladí vzduch a kapičky kapaliny se mohou dostat do podchlazeného stavu. V pořízeném videozáznamu je dobře patrný rozpad kruhové díry v mraku. Díra se po průletu letadla někdy udrží i několik hodin. Zdroj: YouTube, 2010. (avi/divx, 30 MB).

Odkazy