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perché gli aerei fanno la scia. (spoiler: è la “nuvoletta di fiato” del loro motore).

(nell’immagine qui sopra: uno dei bombardieri statunitensi b17, quattro motori elica cilindri pistoni, durante una missione di bombardamento sulla germania nel 1944).

diverse persone mi hanno chiesto perché gli aeroplani a volte lascino nel cielo quelle lunghe scie bianche.
ora cerco di spiegarlo in termini semplici, con parole che capisco anche io che sono una persona ignorante: scienziati, chimici, ingegneri e altri tecnici mi scusino per le infinite imprecisioni.
inoltre, poiché si tratta di fisica basica da scuola elementare qui non pubblico alcun corredo di link a “fonti”. il libro di scienze delle medie dà già tutte le documentazioni del caso.

il vapore condensa e fa nuvolette

il vapore d’acqua quando si trova in particolari condizioni di pressione e temperatura (soprattutto temperatura) condensa in piccolissime goccioline e diventa visibile.

è quello che accade con le nuvole in cielo, ma accade per esempio quando bolle la pentola per gli spaghetti: appena sgorga dalle bolle nell’aria calda sopra la pentola, il vapore è invisibile; ma appena si allontana dalla pentola e viene a contatto con l’aria più fresca, il vapore si condensa in nuvolette visibili.

la combustione produce acqua

tutti i processi di combustione producono vapor d’acqua.
sempre.
dal punto di vista chimico, un composto di idrogeno e carbonio (benzina, zucchero, amido, cellulosa, cherosene eccetera) si combina con l’ossigeno dell’aria e sviluppa: anidride carbonica + acqua + calore.
faccio l’esempio del metano (ch4) e dell’ossigeno (o2), che bruciano insieme e diventano anidride carbonica (co2) e acqua (h2o) caldi.
ch4+o2+o2 = co2+h2o+h2o.

la combustione si produce per via naturale (eruzioni, incendi), per via biologica (la respirazione di piante e animali, compresi noi) e per via artificiale (per esempio, i motori).

il “fiato” del motore

per questo motivo, quando fa molto freddo il nostro fiato fa le nuvolette: è il vapore prodotto dalla combustione biologica che avviene nel nostro organismo; a ogni respiro emaniamo anidride carbonica e vapore tiepidi, e quando è molto freddo quel vapore condensa in goccioline rese visibili dalla nuvoletta.
puff.

i motori a combustione fanno lo stesso: dal tubo di scappamento i motori espirano vapore d’acqua e anidride carbonica caldissime.
ovviamente nel loro “respiro” ci sono anche altri composti che erano contenuti nel carburante e le particelle sviluppate dal motore (particelle minuscole dei metalli che si consumano per l’attrito di pistoni e ingranaggi, goccioline di lubrificante e così via).

e quando è molto molto freddo il “fiato” dei motori condensa in nuvolette.
tutto qui.

gli aerei alle quote alte

finché gli aerei a elica non riuscivano a salire oltre i 3mila metri di quota, il fenomeno delle scie era rarissimo.
ma alla fine degli anni ’30 e soprattutto negli anni ’40 gli aeroplani cominciarono a superare il muro dei 3mila metri.
era una questione di potenza dei motori ma soprattutto di respirazione dei piloti e dei passeggeri. sopra i 4mila metri l’ossigeno è rarefatto e per respirare oltre quella quota bisogna indossare maschere a ossigeno oppure rendere ermetiche le cabine e pressurizzarle.

le scie di condensazione cominciarono ad apparire in modo frequente quando, per evitare la portata delle mitragliere antiaeree, i bombardieri statunitensi e inglesi che devastavano le città tedesche o italiane dovevano volare a quote superiori ai 10mila metri.
cioè alle quote alle quali oggi viaggiano i jet passeggeri.
nell’immagine in alto si vede un bombardiere statunitense b17, quattro motori elica cilindri pistoni, durante una missione di bombardamento sulla germania nel 1944.
nel 1944 erano motori a cilindri e pistoni, oggi motori a turbina.
a quell’altezza la temperatura dell’aria è molte decine di gradi sotto lo zero.
a quella quota e con quel freddo diventa una nuvoletta lunghissima, una scia, il “fiato” di vapor d’acqua caldissimo sviluppato dalla combustione che avviene dentro i motori.
nuvolette di goccioline ghiacciate, vista la temperatura polare.

quindi quando si trovano a quote dove la temperatura è adatta gli aerei si lasciano dietro la nuvoletta del loro fiato ghiacciato, a forma di scia.

i corridoi di volo si incrociano

poiché le rotte degli aerei e i piani di volo in genere sono assegnati secondo i criteri delle autorità aeronautiche, gli aerei passeggeri e i cargo viaggiano in corridoi a quote alte (attorno i 10mila metri) lungo tracciati che si incrociano.
per questo motivo le scie che gli aerei si lasciano alle spalle disegnano geometrie ripetitive: gli aerei di linea devono percorrere sempre le stesse rotte (direzioni, corridoi e quote) assegnate loro dalle autorità di volo.

il traffico aereo aumenta e anche le scie sono più numerose

l’aumento del traffico aereo, con ciò che hanno rappresentato le compagnie low cost come ryanair ed easyjet, ha accresciuto negli ultimi anni la quantità di aerei in volo, e quindi di scie di condensazione visibili nel cielo.

le altre scie

ci sono anche altre scie.
per esempio, a volte sulla punta delle ali degli aerei in volo si forma una scia meno persistente, dovuta alla compressione ed espansione dell’aria e del vapore invisibile che vi è contenuto.
queste scie sono evanescenti e si dissolvono prestissimo poiché è vapor d’acqua già presente nell’aria e non è la grande quantità di acqua aggiunta in modo persistente dalla combustione nel motore.
queste scie da compressione ed espansione dell’aria si formano anche con altri oggetti che si muovono velocemente; in condizioni particolari di umidità pressione temperatura anni fa vidi perfino una pallina da tennis, racchettata con forza, lasciarsi alle spalle un’esile scia di condensazione.

in altri casi, gli aerei devono liberare il carburante dei serbatoi: è pericolosissimo atterrare con il pieno di cherosene e quindi in caso di atterraggio anticipato vengono aperte valvole che scaricano in aria (puà) il contenuto dei serbatoi.
una volta è accaduto a me quando ero passeggero di un aereo in atterraggio d’emergenza.

secondo alcune persone, inoltre, aerei emettono scie diverse da quelle di condensazione, le cosiddette scie chimiche.
taluni affermano che sono aerei misteriosi militari o senza marche di identificazione, altri dicono che si tratta di normali aerei civili debitamente attrezzati; l’obiettivo sarebbe controllare o modificare il comportamento umano oppure il clima oppure diffondere malanni oppure altri progetti segreti.
di queste scie non so nulla; finora non ho mai avuto modo di imbattermi in modo consapevole né di venirne a conoscenza in modo diretto.
non sapendo finora di che si tratta, e poiché scrivo di ciò che so e non di ciò che non conosco ancora, non ne scrivo se non in questo cenno di poche righe. ne scriverò quando avrò elementi per farlo.

ci sono anche piccoli aerei che spargono nuvole di pesticidi sulle colture; avviene dove ci sono aree coltivate immense come nelle pianure del nordamerica e – per disperdere meno prodotto possibile e per avere costi contenuti – questo intervento di nebulizzazione è fatto con piccoli aerei a elica volando a bassa velocità e rasoterra.

raramente, aerei “seminano” le nubi di composti che stimolano a condensare in pioggia pesante le goccioline leggerissime che veleggiano in forma di nuvola.
serve però un cielo grigio e scuro densamente coperto di nuvole; con il cielo sgombro non si ottiene nulla.
personalmente, l’ho visto fare in cina quando mi trovavo in una pechino la cui aria era resa tossica dalle polveri fini e c’era bisogno di abbassare l’inquinamento con una bella pioggia che lavasse l’atmosfera.
in genere per fare questo lavoro si usano composti dell’argento, una polvere sottilissima che forma minuscoli nuclei di aggregazione delle goccioline, le quali si addensano fino a diventare così pesanti da cadere: plic.