Jak vzniká mlha za křídly stíhaček

SeznamMedium, 6. 2. 2024

Zeptej se vědce

Možná jste mlhu za křídly stíhačky viděli v nějakém filmu, možná na nějakém leteckém dni a možná jste si lámali hlavu, kde se tam vzala. Nezoufejte, s Eliškou si dnes téma stíhaček prosvištíme z pohledu fyziky.

Dotaz:

Nedávno jsem byl v kině na Top Gun a při velkém zrychlení se za křídly stíhačky tvořila taková „mlha“. Čím je to způsobené?

Odpověď:

Stíhačka letící vzduchem je zdrojem zvukových vln, které se šíří rovnoměrně všemi směry od stíhačky. Pokud se však stíhačka pohybuje rychlostí vyšší, než je rychlost pohybu molekul vzduchu (což je ve výšce mezi 11–20 km, při teplotě −60 °C a při rychlosti přibližně 1060 km/h [1]), jednotlivé zvukové vlny vznikají čím dál blíže u sebe. Dochází ke stlačování a zvyšování jejich hustoty. Jinými slovy narůstá odpor vzduchu před stíhačkou, vzduch se v tuto chvíli nemá kam a jak rozptýlit (jeho rychlost na to jednoduše nestačí). Vzniká zde tlaková (zvuková) bariéra.

Ve chvíli, kdy stíhačka tuto bariéru dohoní a překoná, jednotlivé zvukové vlny se sčítají a vzniká tzv. rázová vlna, která má tvar kuželu. Na čele rázové vlny dojde ke skokové změně tlaku, teploty, hustoty a rychlosti vzduchu před a za stíhačkou. V tuto chvíli slyšíme ohlušující ránu, tzv. sonický, nadzvukový nebo také aerodynamický třesk, a zároveň se kolem stíhačky objevuje mrak nebo mlha nejrůznějších tvarů. Principiálně jde o kondenzaci stlačeného vlhkého vzduchu za vzniku jemně rozptýlených kapek vody, což vytváří efekt „mlhy“ kolem stíhačky [2, 3, 4].

Při vysoké vlhkosti vzduchu je také občas možné pozorovat na koncích křídel letadla bílé stopy, podobné kouři z dýmovnic. Tento jev vzniká, pokud okolní vzduch proudí směrem ze spodní části křídla na jeho vrchní část, kde panuje podtlak. Dochází zde k rozpínání vzduchu a zároveň k jeho ochlazování. Pokud je vzduch dostatečně vlhký, dochází k jeho kondenzaci a vzniku bílých mlžných stop za křídlem [1, 4]. V tomto případě však letadlo nemusí překonat rychlost zvuku tak, jak je popsáno výše.

Pro Zeptej se vědce odpovídala Eliška

Mgr. Eliška Mikysková, Ph.D., Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR