Van Bob kan je het verwachten. Bob King (‘Astro Bob’) van de Duluth News Tribune vindt elk onverwacht hemelverschijnsel mooi. Maar Kate Folk? Die is jong en knap en schrijft boeken en allerlei columns voor het magazine van The New York Times, die houdt óók van contrails. Ze contrasteren zo mooi met wat de natuur van nature in de hemel plaatst, vindt Kate. Ze zegt het heel beeldend: contrails zijn als het ware de hete vochtige adem van vliegtuigen.
Contrails (condensation trails) zijn wat we hier sinds 1940 ‘dampsporen’ of ‘vliegtuigwolken’ en sinds 1941 ‘vliegtuigstrepen’ noemen. Het zijn de langgerekte rooksporen die zich achter vliegtuigen kunnen ontwikkelen als de hete uitlaatgassen mengen met ijskoude lucht. Ze ontstaan in een relatief smalle luchtlaag op een hoogte van zo’n 8 kilometer, of wat hoger of lager afhankelijk van het weer en het type vliegtuigmotor. Ze bestaan uit ijskristallen, zoals blijkt uit de veelkleurige halo-verschijnselen die er soms in te zien zijn.
Contrails hadden altijd al hun vijanden maar een jaar of dertig geleden raakten ze in extra kwade reuk toen duidelijk werd dat de hoge sluierbewolking (cirrusbewolking) die ze vaak bevorderen bijdraagt aan de aardse opwarming. Dit effect lijkt zelfs wat sterker dan het effect van de CO2-uitstoot door vliegtuigen al is het wat regionaler van karakter. Er is voorgesteld vliegtuigen voortaan niet langer op hoogten te laten vliegen waar makkelijk contrails ontstaan.
Rond 1995 werden contrails opeens ook in verband gebracht met opzettelijke chemische vervuiling en gingen ze in complotgevoelige kringen chemtrails heten. Er is een informatief Wikipedia-lemma dat laat zien hoe het nare gevoel kon ontstaan. Bij proefvluchten worden vaak installaties in vliegtuigen gebracht die op de onvoorbereide geest een heel verdachte indruk maken. De oorsprong van het hele misverstand ligt misschien wel bij een collegedictaat elementaire chemie van de U.S. Air Force Academy dat in 1990 werd uitgebracht en dat een gek ‘Chemtrails’ had genoemd.
Liefhebbers met eenvoudige sextanten
Zoveel afkeer en wantrouwen terwijl er toch zoveel interessants over de vliegtuigstrepen is te vertellen! Anders dan iedereen altijd denkt zijn contrails bijvoorbeeld niet typisch voor straalvliegtuigen. De uitlaatgassen van propellervliegtuigen kunnen ze net zo goed opwekken. Bedenk dat de eerste contrails al in 1919 werden beschreven (aan de hand van een waarneming in 1915). Het tijdschrift Hemel en Dampkring besprak ze in 1938 en liet zien hoe twee liefhebbers voorzien van eenvoudige sextanten in samenwerking de hoogte van de dampsporen kunnen bepalen. Tegenwoordig gaat dat dankzij de mobiele telefoon nog veel makkelijker.
Gevechtsvliegers uit de Tweede Wereldoorlog waren beducht voor het ontstaan van de contrails die zo precies aangaven waar ze vlogen. Ze wisten uit ervaring dat je de vorming kon ontlopen door wat hoger of lager te vliegen, maar dat was niet altijd mogelijk.
De verklaring voor het ontstaan van contrails is in 1941 en 1953 gegeven door E. Schmidt en A. Appleman, de één een Duitser, de ander een Amerikaan. Onafhankelijk van elkaar stelden ze vast dat het mengen van twee luchtsoorten die elk apart onverzadigd zijn aan waterdamp onder zeer specifieke omstandigheden een luchtsoort kan opleveren die juist oververzadigd is waarna, afhankelijk van de aanwezigheid van condensatiekernen (roetdeeltjes en dergelijke), condensatie kan optreden. ’t Kan zelfs zonder condensatiekernen zoals iedereen kan beamen die bij koud weer ademwolkjes uit zijn mond ziet komen. De meteoroloog Craig F. Bohren beschreef in Clouds in a Glass of Beer (1987) proefjes die het fenomeen illustreren.
De typische getande structuur van contrails, die in het Engels ‘puffy’ wordt genoemd, ontstaat niet, zoals Minnaert (De natuurkunde van ’t vrije veld, deel 2) nog meende, door het ritmisch uitpuffen van de verbrandingsgassen maar door de luchtwervels die de vleugeluiteinden van het vliegtuig opwekken. De turbulentie strekt zich tot ver achter het vliegtuig uit. (Minnaert had wel sympathie voor de contrails: ze hielpen je een ruwe weersvoorspelling voor het komende etmaal te maken.)
Contrails vormen zich op zó grote hoogte dat ze soms schaduwen werpen op lagere wolken. Maar de combinatie van de contrail en zijn schaduw is door perspectivische effecten niet altijd goed te doorzien en vaak zou je zweren dat de schaduwen terechtkomen op wolken bóven de contrail. Dat kan niet.
Natuurlijk werpen contrails ook schaduwen op het aardoppervlak, die zijn vaak nog het best te zien vanuit het vliegtuig dat ze produceert. Als de wind, die op acht kilometer hoogte makkelijk 70 km/u is, dwars op de contrail staat zoeft diens schaduw met dezelfde snelheid over de aarde. De astronomen David K. Lynch en William Livingston, die óók wel aardigheid hebben in vliegtuigstrepen, rekenen in Color and Light in Nature (1995) voor dat de kernschaduw (de umbra) van de schaduwen zo smal is dat het de gemiddelde waarnemer ontgaat dat hij door zo’n schaduw wordt gepasseerd.
/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data132889146-8e0056.jpg|https://images.nrc.nl/khznLB1K4v9nv8Y8E6BsAW7U5pE=/1920x/filters:no_upscale()/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data132889146-8e0056.jpg|https://images.nrc.nl/y5OFsI4enB5gBeznXGrTOSrTQjc=/5760x/filters:no_upscale()/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data132889146-8e0056.jpg)
Is nu alles gezegd? Nee, er zijn nog de geheimzinnige distrails (van: dissipation trails) die wel wat op het omgekeerde van contrails lijken maar zich op veel lager niveau voordoen (zo’n 6 km hoog). Ze worden al door Minnaert beschreven. In bijzondere gevallen kunnen vliegtuigen die door wolken vliegen daarvan delen oplossen en er een soort lege kanalen in aanleggen. Er zijn allerlei verklaringen voor bedacht (de turbulentie blies de wolkendruppeltjes weg, de warme uitlaatgassen lieten de druppeltjes verdampen) maar tegenwoordig wordt aangenomen dat het effect zich uitsluitend voordoet in wolken vol sterk onderkoelde waterdruppeltjes. IJskristalletjes die het vliegtuig zelf produceert brengen deze wolkendruppeltjes tot bevriezen. Die vallen vervolgens naar beneden en doen tegelijk luchtstromingen ontstaan die de kanalen vergroten. Science beschreef het in juli 2011.
