lunedì 26 dicembre 2011

Le scie di condensa per essere visibili da terra devono essere dilarghezza inferiore o 80 metri (che corrisponde a poco piùdell'apertura alare dell'aereo)



In un precedente articolo è stato mostrato (con dei calcoli relativamente complessi) come la massima larghezza delle scie di condensa sia ben minore di quella delle scie osservabili oggi nel cielo.


Una delle conseguenze di questa indagine sulle dimensioni delle scie degli aerei, che non era ancora stata sviscerata è che, se proprio dobbiamo considerare teoricamente possibili delle scie di condensa della larghezza di qualche centinaio di metri, il contenuto di vapore acqueo contenuto in un metro cubo di tale scia è decisamente risibile, per cui la scia non dovrebbe più essere osservabile.

Se infatti adoperiamo gli stumenti messi a disposizione per effettuare i calcoli scopriamo che il contenuto è decisamente risibile, ad esempio per una scia di 160 metri di larghezza (per la quale possiamo sicuramente utilizzare l'approssimazionedi sezione ellittica se non addirittura quella circolare) si arriva a circa 1 milligrammo di acqua per metro cubo, che dovrebbe oscurare a tal punto il sole da essere visibile 10.000 metri più in basso.

Per chi avesse dei dubbi utilizziamo il valore di circa 19 grammi di vapore acqueo per metro di percorso ed immaginiamo che tale quantità sia dispersa uniformemente in un cilindro di raggio 80 metri (160 metri di diametro) e un metro di altezza. Il volume di tale cilindro è pari al prodotto 1*πR2 ovvero 6400*π=20.106,19 . Il contenuto di acqua è pari a 19 grammi ovvero 19 grammi, e dividendo tale numero per il volume si ottiene la densità cercata, che è esattamente 0,000945 g/m3 , poco meno di un milligrammo.

Dimezzando il raggio l'area di base diventa un quarto e quindi (essendo sempre identica l'altezza del cilindro) diventa un quarto pure il volume. Dal momento che la densità è il rapporto massa/volume al dimezzarsi del raggio la densità diventa 4 volte maggiore.

Per chi avesse dei dubbi 40*40*π=5026,548. Dividendo i soliti 19 grammi per il volume precedente si ottiene 0,0037799 g/m3 . Si tratta di poco meno di 4 mg/m3 , ed è facile vedere che un risultato appena superiore si ottiene considerando che la sezione della scia sia ellittica invece che circolare.

Stavo scartabellando alcune pubblicazioni sui cirri subvisibili ovvero su nuvole che si formano all'altezza delle scie di condensa, che sono costituite sostanzialmente dallo stesso materiale, e che sono abbastanza sottili come lo sono le scie. Quei dati sembrano indicare come la densità del ghiaccio in una scia di condensa troppo larga sia tale da non renderla visibile, ma al momento non ho ancora concluso tale studio.
Nel frattempo mi è stato fornito un vecchio documento del 1961 preparato dai laboratori aereonautici Cornell (dell'omonima Università New Yorkese) per conto dell'esercito degli Stati Uniti, ove vengono precisate le condizioni affinché le scie di condensa possano essere visibili da terra.
Tale documento, intitolato Prediction of airplane condensation trails - Project contrails contiene delle informazioni che mostrano chiaramente come il limite massimo di larghezza affinché una scia di condensa sia osservabile sia dell'ordine di 80 metri circa.

Il documento infatti, seppure riferito ad aerei di un'altra generazione, riporta un dato che non è funzione del tipo di aereo o di motore, ma che è prettamente fisico, ovvero la dipendenza della visibilità della scia di condensa dalla densità di ghiaccio presente in essa.

Ma ecco cosa possiamo leggere nelle primissime pagine del documento:


Viene mostrato che la rilevazione di una scia di condensa è particolarmente dipendente dalle condizioni di visibilità atmosferica, un fatto che può occasionalmente spiegare supposte discrepanze tra la predizione e la verifica dell’occorrenza delle scie di condensa.

Ci sono quindi scie di condensa che risultano non osservabili per il semplice fatto che la visibilità atmosferica non è ottimale, eppure nei cieli di oggi QUASI TUTTI GLI AEREI LASCIANO DIETRO UNA SCIA, possibile che la visibilità sia sempre ottimale? E possibile che ci siano scie così espanse che risultino nonostante tutto visibili?

Ma leggiamo ancora:


Il criterio per (identificare) una scia di condensa visibile, ovvero in teoria quello di possedere una concentrazione di vapore acqueo di 0,004 gm/m3 è valido solo per condizioni di osservazione ideali. Condizioni di vista ottimali che includono l'illuminazione frontale dei raggi del sole ed uno sfondo del cielo che fornisca contrasto. In condizioni di vista meno favorevoli una scia di condensa può richiedere fino a 0,1 grammi/m3 di condensa per essere visibile.

Il valore calcolato all'inizio dell'articolo è quindi quello che corrisponde alla massima larghezza di una scia osservabile in condizioni di massima visibilità, condizioni che chiaramente si verificano molto di rado, a maggior ragione al giorno d'oggi quando decine e decine di scie persistenti ed estremamente espanse offuscano il cielo diminuendo notevolmente la visibilità (parafrasando il documento in oggetto possiamo dire che lo sfondo non fornisce contrasto).

Dal momento che l'apertura alare di un aereo è di circa 70 metri possiamo dire che dietro un aereo se si forma una scia di condensa dev'essere di una larghezza grosso modo paragonabile a quella della sua apertura alare.


Mentre dalle osservazioni coi nostri occhi nei cieli di oggi si vede bene altro!


Del resto utilizzando le mappe satellitari possiamo verificare quanto è larga una tipica "scia degli aerei", ed iniziamo da una fotografia dei satelliti MODIS del 25 aprile 2010 (ricordiamo che in lingua inglese si scrive prima il mese e poi il numero del giorno).


Facciamo click sotto la prima immagine dove è scritto "pixel size" ovvero "dimensione di un pixel" (il singolo punto che definisce l'immagine nello schermo) scegliendo la mappa più dettagliata possibile ovvero quella a maggiore risoluzione: 1 pixel = 250 metri. Di tale mappa qui sotto possiamo vedere due screenshot.

A questo punto facendo click col tasto destro del mouse registriamo l'immagine nel nostro PC e la riapriamo con un programma di grafica che permetta di ritagliare la zona che ci interessa, di fare lo zoom e di analizzare la larghezza della scia contanto i pixel (io ho utilizzato il comunissimo programma paint ma qualsiasi programma di grafica dovrebbe andar ugualmente bene).

Qui accanto potete vedere la zona che ho ritagliato e sotto potete vedere la zonoa che ho analizzato con lo zoom.

Ancora più sotto l'immagina dello zoom (ingrandita 8 volte, zoom dell'800%) eseguito nell'intorno della una scia. Da tale immagine si può risalire agevolmente alla dimensione della scia stessa contando i pixel. Non è difficile identificare i pixel, sono quei quadratini dal medesimo colore e che danno ragione della definizione dell'immagine. Ad ogni modo col programma paint così come con molti altri programmi di grafica è possibile posizionarsi col cursore del mouse su una zona del disegno e verificare in quale zona esatta ci troviamo (pixel orizzontali e pixel verticali del disegno) di modo da essere certi della nostra misura.


Nella figura successiva vengono evidenziate due zone della scia, una delle quali misura tre pixel e l'altra due e come al solito per sottostimare il calcolo (più risultasse grande la scia e più sarebbe difficile considerarla una scia di condensa) prendiamo per buona la misura minore. Da notare che stiamo misurando solo la parte centrale della scia, quella di un bianco più intenso, visto che ai lati il bianco sfuma pian piano.

Essendo in questo caso la scia obliqua ed inclinata quasi esattamente a 45 gradi per ottenerne lo spessore dalla precedente misura di 500 metri (2 pixel per 250 metri) occorre dividere tale numero per la radice quadrata di due (è come calcolare il cateto di un triangolo rettangolo isoscele di cui è nota l'ipotenusa) ottenendo finalmente 353,6 metri.

Una scia decisamente troppo ampia per essere formata da condensa.

Fonte: http://scienzamarcia.blogspot.com/2011/12/le-scie-di-condensa-per-essere-visibili.html

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