Новый физический фейерверк

ОТВЕТ • Когда самолет на большой высоте летит через насыщенный водяными парами воздух, за ним может образоваться так называемый конденсационный след. Обычно он состоит по крайней мере из двух белых линий, начинающихся где-то позади самолета. Когда самолет прокладывает себе путь через воздух, законцовки крыльев (и другие выступающие части) оставляют после себя вихри (воронки). Воздух в концевом вихре крыла движется сначала вверх, потом по направлению к самолету, затем вниз и наружу. Двигатели самолета выбрасывают в этот вихревой поток продукты сгорания топлива, что приводит к образованию водяных капель или кристалликов льда. Их скопление рассеивает солнечный свет, и поэтому мы видим эти следы. Поскольку интенсивность рассеяния обычно не зависит от длины волны (цвета), конденсационные следы чаще всего белые.

Концевые вихри могут быть опасными для других воздушных судов. Маленький и легкий самолет они могут просто перевернуть. Поэтому пилоты небольших летательных аппаратов должны проявлять осторожность, чтобы не оказаться позади больших самолетов. Однако во время Второй мировой войны летчики в небе над Англией не раз использовали концевые вихри. Во время атак крылатых ракет «Фау-1», их называли летающими бомбами, британские пилоты летали поблизости, добиваясь того, что концевые вихри переворачивали ракеты в воздухе и выводили их из строя.

Водяные капли испаряются, поэтому состоящий из них конденсационный след обычно короткий. Однако, когда такой след состоит из кристалликов льда, он длинный и сохраняется долго, если только льдинки не вырастают настолько, что просто выпадают вниз. Долгоживущий конденсационный след расширяется, если из водяной пыли образуются новые капли или кристаллики. В местах напряженного воздушного трафика конденсационные следы могут перекрываться, покрывая почти все небо.

Иногда исчезающий конденсационный след изгибается, образуя петли. Тогда можно видеть только ядра вихрей. След может образовать рыхлую структуру, напоминающую воздушную кукурузу, если его нисходящие участки опускаются и раздуваются книзу.

Если при ярком свете конденсационный след отбрасывает тень на аэрозольный слой под ним (такой слой может образоваться из-за дыма, мороси или густого тумана), с земли такая тень видна как темная линия на небе. Когда солнце находится позади самолета, темная линия может появиться перед ним. Она выглядит как вытянутое вперед темное продолжение конденсационного следа.

А еще, если облачность не слишком сильная, за самолетом может образовываться темная линия, которую называют инверсионным конденсационным следом. Его можно видеть в условиях слоистой или кучевой облачности, когда водяные капли и кристаллики льда в туче испаряются либо за счет разогрева воздуха двигателями самолета, либо при попадании в тучу теплого воздуха над ней. Инверсный конденсационный след может появиться и в том случае, когда двигатели самолета обеспечивают поступление в тучу большого количества влаги и кристаллики льда, разрастаясь, выпадают из тучи.

2.21. Почему втягивается занавес душевой кабинки

Когда я принимаю душ, занавес душевой кабинки неизменно начинает трепыхаться, втягивается внутрь и липнет к моим ногам. В поведении моего занавеса нет ничего необычного. Все они одинаково надоедливы, если только их не утяжелить или не оснастить маленькими магнитами. Что же втягивает внутрь занавес душевой кабинки?

ОТВЕТ • Одно из широко распространенных объяснений таково: горячая вода нагревает воздух, он поднимается над занавесом, а более холодный воздух из ванной комнаты втягивается внутрь душевой кабинки по краю занавеса. Если вы принимаете горячий душ, такой поток, сродни потоку в дымовой трубе, конечно, присутствует. Но занавес втягивается внутрь и тогда, когда вода в душе холоднее воздуха в ванной комнате.

Основная причина движения занавеса заключается в том, что падающая вода увлекает за собой прилегающий воздух (рис. 2.7). На его место устремляется поток воздуха, направленный вверх. При этом, в соответствии с уравнением Бернулли, падает давление, и разность давлений изгибает занавес.

Рис. 2.7 / Задача 2.21. Захват и увлечение воздуха льющейся водой приводит к втягиванию занавеса внутрь душевой кабинки.

Движение воздуха, обязанное захвату и увлечению его текущей водой, может возникать и при стекании воды внутрь системы пещер. Так воздух переносится внутрь пещеры вдоль русла, по которому течет вода, а это значит, что такое же количество воздуха должно выйти из пещеры. Иногда спелеологи чувствуют ветер, дующий из пещеры.

2.22. Луговые собачки и гигантские муравейники