проект самолет - Всероссийский фестиваль педагогического

Всероссийский фестиваль педагогического творчества
номинация: «Проектная и творческая деятельность
учащихся»
Авиация, космонавтика и астрономия
Название работы: «Почему самолёт оставляет
след в небе?»
Автор работы:
Комаровский Федор Николаевич
Соавтор:
Жуков Игнат Иванович
Научный руководитель:
Макаренко Наталья Александровнаучитель начальных классов МБУ школы №1
Место выполнения работы: МБУ школы №1имени В.Носова
г.о. Тольятти Самарская область
(2014/15 учебный год)
Пояснительная записка: Научно-исследовательская работа « Почему самолет оставляет в
небе след?», цель которой узнать, почему самолет оставляет в небе след; как белый след
самолета влияет на климат.
Содержание
1. Введение.
3
2. Теоретическая часть.
2.1. Что такое конденсация?
4
2.2. Конденсационный след от самолета.
4-5
2.3. Предательский след.
5
2.4. Конденсационные следы самолетов влияют на погоду
и климат Земли.
2.5. Влияние самолетов на уровень загрязненности воздуха.
5-6
6
2.6. Споттинг.
7
3. Практическая часть.
3.1.Уровень загрязненности Самарской области.
8
3.2. Дневник наблюдений «Влияние самолетов на погоду».
8
4. Заключение.
9
5. Список литературы.
10
2
Введение.
Когда мы были маленькими и ходили в детский сад, мы любили смотреть на небо. Нам
нравилось наблюдать, как по небу двигается самолёт, который был похож на маленькую
звёздочку. Но потом мы стали замечать, что самолёт оставляет после себя след. Нам стало
интересно, что это за след, почему он остаётся.
Сначала мы думали, что самолёт разрезает небо, чтобы сделать себе видимый след для
обратного пути домой. Но самолёты летают часто, значит, они разрезают небо на мелкие
кусочки. Почему же небо не падает на Землю? Выходит, самолёт, оставляя след, не
разрезает небо.
Затем мы предположили, что самолёт оставляет след с помощью красок, чтобы
летательный аппарат, который летит за ним, знал куда лететь. Но, наблюдая за полётами
самолётов, мы заметили, что самолёты летают в разные стороны. И ещё, краска у самолёта
быстро растекалась по небу, так можно и неверный путь показать другому летательному
аппарату, или он не увидит растёкшийся след совсем.
Мы самостоятельно, прочитали все статьи про летательные аппараты в детской
энциклопедии и в книгах.
Мы поняли, что у нас не хватает знаний и нужных книг, нам пришлось обратиться за
помощью к знакомым людям. От родителей мы узнали, что след самолёта – это остатки
топлива, на котором летит самолёт, что след самолёта – это пары воды, которые
образуются при встрече в небе холодного воздуха и горячего воздуха. Когда выхлопной
газ их турбины самолёта сталкивается с холодным воздухом, пар охлаждается, и за
самолётом образуются белые облака из маленьких кусочков льда.
Мы поняли, что если тебе что-то интересно, и ты хочешь об этом узнать побольше, нужно
искать ответ на свой вопрос в различных источниках информацию. Найдя ответ на свой
вопрос, мы узнали ещё много интересного и необычайного. Отсюда тема нашего проекта
«Почему самолет оставляет в небе след?»
Цель нашей работы: узнать, почему самолет оставляет в небе след; как белый след
самолета влияет на климат.
Задачи:
 изучить литературу по теме проекта;
 узнать что такое конденсация;
 узнать, как по следу самолета можно предсказывать погоду;
 выяснить влияет ли белый след самолета на погоду и климат;
 выяснить влияет ли белый след самолета на уровень загрязнения воздуха;
 узнать что такое «споттинг»;
 выяснить, можно ли избавиться от следа, тянущегося за самолётом;
 выполнить практические работы (заполнить дневник наблюдения; определить
уровень загрязнения Самарской области).
Гипотеза: пар конденсируется вокруг частичек сжигаемого топлива, и получаются
мельчайшие капельки, вроде тумана, которые и образуют полосу на небе.
В своей работе мы использовали методы:
 поиск информации
 сравнение;
 анализ;
 наблюдение;
 эксперимент.
3
2.1. Что такое конденсация?
Частенько подняв голову к небу, мы видим на нем белую полосу от летящего самолета.
След, который он оставляет за собой, называется конденсационным. К слову, у нас часто
называют его инверсионным следом, но в Википедии напротив
"инверсионного" стоит пометка "устаревшее название".
Поэтому я буду пользоваться термином "конденсационный". К
тому же, это название "говорящее" - в самом этом названии
заложен ответ на вопрос о том, что это такое.
След от самолета называется "конденсационным" потому, что
он возникает в результате конденсации. Что такое
"конденсация"? Видел ли вы когда-нибудь, как запотевают зимой стекла в машине?
Видели ли, как покрывается капельками зеркало в ванной после того, как кто-то принимал
горячий душ? Вот это явление и есть конденсация.
Так называют переход пара в жидкое состояние. Чтобы оно случилось, нужно три
составляющих: влажный воздух, ядра конденсации (какие-нибудь пылинки в воздухе) и
перепад температуры. Например, что происходит у нас в ванной: влажный воздух - есть,
пылинки в воздухе - есть, перепад температуры при соприкосновении теплого воздуха с
холодным стеклом зеркала - есть! Значит, будет и конденсат.
Давайте сделаем конденсат прямо сейчас. Для этого надо всего лишь
налить воду в бутылку и положить ее в морозильник минут на 15-20.
Когда вода охладится, надо достать ее и подержать при комнатной
температуре. На поверхности бутылки тут же образуются мелкие
капельки - конденсат. Если подержать бутылку в тепле подольше, то
капли начнут увеличиваться и стекать по стенкам. Это пары воды,
находящиеся в комнатном воздухе, при соприкосновении с холодной
бутылкой оседают на нее каплями.
Где еще мы можем увидеть конденсат?
Правильно - это же обычная роса! Помнит ли малыш, как он
видел маленькие капельки на траве ранним утром? Теперь он
может объяснить, откуда они там взялись. Влажный воздух
был? Ядра конденсации были? Перепад температуры между
холодным ночным воздухом и теплой поверхностью земли
был? Вот водяной пар из воздуха и превратился в капельки
воды - и получилась роса. Даже есть такой термин "точка
росы". Он как раз и обозначает ту температуру, ниже которой водяной пар превращается в
капли.
2.2. Конденсационный след от самолета.
А теперь вернемся к самолету. Когда самолет летит, из его двигателей вырывается струи
горячего пара и газов от отработанного топлива. Попадая в холодный воздух (а на той
высоте, на которой обычно летают самолеты, температура около -40 градусов, подробнее
об этом в выпуске про то, как образуются облака), пар конденсируется вокруг частичек
сжигаемого топлива и получаются мельчайшие капельки, вроде тумана, которые и
образуют полосу на небе. Можно сказать, что получается этакое рукотворное длинное
облако. Со временем оно рассеется или станет частью перистых облаков.
След самолета – это конденсационный след, который образуется при сгорании топлива в
самолете (пример: выхлопные газы из машины, но только в небе). Он по природе похож
на пар из чайника, образуется, когда горячий (невидимый) водяной пар (это компонент
выхлопа реактивного двигателя) смешивается с очень холодным и разреженным воздухом
на большой высоте.
По следу самолета можно предсказывать погоду. Если след длинный и держится долго значит, воздух влажный и может пойти дождь, если короткий и быстро рассеивается, то
будет сухо и ясно. Поэтому по интенсивности белого следа от летящего самолета можно
4
судить о влажности воздуха в верхних слоях тропосферы, а значит, и о предстоящей
погоде. Быстро исчезающий или едва заметный след говорит о том, что воздух на высоте
сухой, а погода будет безоблачной. А если белый след тянется через все небо, то следует
ждать ухудшения погоды.
2.3. Предательский след.
В годы Великой Отечественной войны появление следа за самолётом приводило к его
гибели. В ясном небе часто можно видеть длинный белый прочерк — след от летящего
самолёта. У двухмоторного самолёта ясно видны два следа, а у четырехмоторного,
присмотревшись, можно увидеть четыре.
Лётчики времен Великой Отечественной войны вспоминают, что в прифронтовых
условиях появление такого следа за самолётом означало его верную гибель — ведь
самолёт становился видимым за десятки километров.
Можно ли избавиться от следа, тянущегося за самолётом? Как это сделать?
Скорость самолёта, да высота полёта…
Вот и все, пожалуй, что было у пилота…
След за самолётом образуется тогда, когда температура окружающего воздуха ниже
температуры конденсации паров воды. Чтобы избавиться от следа, нужно снизиться до
такой высоты, где окружающий воздух имеет более высокую температуру, при которой
туман не образуется. Иногда воздух на определенной высоте бывает достаточно сухим,
поэтому след самолета едва заметен или быстро исчезает.
Иногда во время Великой отечественной войны наши лётчики шли на хитрость и
использовали след самолёта, чтобы ввести противника в заблуждение. Вначале лётчик
летел в некотором направлении на высоте, где образуется видимый след. Затем он
переходил на другую высоту, где следа нет, и спокойно летел в другом нужном ему
направлении (из рассказа воздушного разведчика Я.Н. Орлова).
2.4. Конденсационные следы самолетов влияют на погоду и климат Земли.
Конденсационные следы самолетов могут влиять на климат Земли. Если посмотреть на
Землю со спутника, то можно увидеть, что в тех районах, где часто летают самолеты, все
небо покрыто их следами. Одни ученые считают, что это хорошо - следы увеличивают
отражательные свойства атмосферы, тем самым не
давая солнечным лучам доходить до поверхности
Земли. Так можно снизить температуру земной
атмосферы и не допустить глобального потепления.
Другие считают, что плохо - возникающие от
конденсационного следа перистые облака
препятствуют охлаждению атмосферы, тем самым
вызывая ее потепление. Кто прав, а кто не прав,
покажет время.
Конденсационные следы самолетов на небе,
видимые со спутника.
Фото с сайта fiz.1september.ru
Ученые из Имперского колледжа в Лондоне рассчитали, что конденсационные следы от
самолётов заметно влияют на климат.
Эти тонкие образования сохраняются порой часами, действуя так же, как высотные
перистые облака. Они «заманивают в ловушку» атмосферное тепло и способствуют
парниковому эффекту.
В некоторых случаях следы от летящего самолета превращаются в облака площадью от
4000 до 40000 квадратных километров, оказывая влияние на климат. Поэтому, например,
прекращение на три дня полетов над территорией США после трагедии 11 сентября 2001
года резко увеличило прозрачность атмосферы, и в результате разница между средней
5
дневной и ночной температурой выросла на 1 °С. Таким образом, белые следы от
самолетов служат одним из факторов глобального «затемнения» планеты,
противодействующего ее глобальному потеплению.
Тысячи самолётов, находящиеся в воздухе одновременно, создают в сумме ощутимую
завесу, способную влиять на климат планеты. Однако об этой стороне существования
следов ранее никто не задумывался.
Между тем, пассажирские и грузовые авиаперевозки на планете растут на 3-5% и 7%
в год, соответственно.
А так как след самолёта наиболее интенсивно образуется на больших высотах,
климатологи предлагают ограничить высоту полётов лайнеров до 9,4 тысячи метров летом
и 7,3 тысячи метров зимой.
Правда, на меньших высотах у лайнеров будет выше расход топлива, но команда авторов
исследования посчитала, что это будет менее разрушительным для климата, чем наличие
следов от самолета.
Климатологи призвали авиастроителей приложить все усилия для создания самолётов
с высокой топливной эффективностью на такой высоте.
2.5. Влияние самолетов на уровень загрязненности воздуха.
По мнению профессора Ульриха Шумана, директора Института физики
атмосферы Немецкого аэрокосмического центра, на долю авиации приходится
примерно 3 процента всего парникового эффекта. Надо сказать, что далеко не
все эксперты согласны с такой оценкой. Что вполне естественно, потому что
эта цифра носит очень приблизительный характер. Ведь выхлопные газы
самолетов содержат и двуокись углерода, и водяной пар, и оксиды азота.
Все эти компоненты оказывают на окружающую среду и на климат планеты
отнюдь не однозначное, а иногда и разнонаправленное воздействие.
Дело в том, что авиационное топливо - керосин - представляет собой сложную
смесь углеводородов. Углерод составляет в ней 86 процентов, водород - 14 процентов.
При горении углерод соединяется с кислородом воздуха, так что сжигание каждого
килограмма авиационного керосина пополняет атмосферу 3,15 килограммами углекислого
газа. " Отдельная тема - влияние выхлопных газов самолетов на концентрацию озона в
атмосфере. Как известно, камера сгорания современного авиационного двигателя может
раскаляться до 2000 градусов. "При таких температурах азот, находящийся в воздухе в
свободном состоянии, связывается с кислородом, образуя оксиды азота, - поясняет
профессор Шуман, - однако эти оксиды оказывают на атмосферный озон
разнонаправленное действие: на больших высотах они его разлагают, на малых высотах образуют".
Примерно 2,2 процента всего углекислого газа выбрасывают в атмосферу самолеты. На
долю автомобильного транспорта приходится около 14 процентов, другие виды
транспорта - морской, железнодорожный и прочие - производят в сумме 3,8 процента.
Над территорией, где недалеко находится аэропорт, высокий уровень загрязненности.
Между г. Тольятти и г. Самара имеется аэропорт под названием Курумоч. В
практической работе мы проверим уровень загрязненности над этими городами.
6
2.6. Споттинг.
Мы очень любим во время прогулки наблюдать за полетами самолетов. Нам всегда
хочется знать, куда и откуда они летят. Хорошо, что в сети есть сервис, который в
реальном времени показывает все самолеты, находящиеся в полете по всему миру. Его
адрес http://www.flightradar24.com. Ведь так интересно посмотреть в окно, увидеть белую
полоску конденсационного следа, и сразу же определить, что оставил его, например, Рейс
KL 3191, Самара — Москва Airbus А320 или Airbus A330-322, летящий из Хургады в
Москву.
Flightradar24 — публичный веб-сервис, позволяющий в реальном времени наблюдать за
положением самолётов, находящихся в воздухе. Отслеживать с помощью сервиса
положение самолёта возможно только в случае.
Сервис выводит координаты, высоту и скорость воздушного судна, а также отображает на
карте пройденный путь от места вылета. При наличии информации в специализированных
источниках (например, на веб-сайтах споттеров) может также отображать фотографию,
тип воздушного судна, его бортовой номер, принадлежность к авиакомпании, место
отправления и посадки и ряд другой информации. На сервисе ведётся запись истории
полётов за прошедшие 28 дней. Flightradar24 покрывает более 90% Европы. Также
частичное покрытие есть в США, Канаде, Австралии, Новой Зеландии, Бразилии, Среднем
Востоке, Японии, Украине, России, Белоруссии и многих других странах.
Есть даже такое модное увлечение - авиационный споттинг (от англ. "spot" - "увидеть",
"опознать"). Оно заключается в том, что люди наблюдают за полетами самолетов (обычно
недалеко от аэропортов), определяют их типы, ведут реестры, фотографируют взлеты и
посадки.
Отслеживание самолетов в реальном времени и онлайн доступно каждому!
Если вы ничего не знаете о технологии ADSB, которая позволяет наблюдать за самолетами как гражданской так и военной авиации на
экране вашего компьютера, получать информацию о номере рейса, скорости, высоте и пр..
Если в вашем городе есть аэропорт, мы предлагаем если не заняться споттингом, то
просто съездить на экскурсию туда. Походить по зданию аэровокзала, узнать, где
покупают билеты на самолет, как сдают и получают багаж, как проходят таможенный
контроль. Проводите и встретьте несколько самолетов, приглядитесь к лицам людей,
только что вернувшихся с неба. И даже если вы сами пока никуда не собираетесь лететь,
вы почувствуете себя немного путешественниками.
В нашем городе есть аэропорт «Курумоч» предлагаем съездить на экскурсию.
7
3.1.Уровень загрязненности Самарской области.
Между г. Тольятти и г. Самара имеется аэропорт под названием Курумоч. В
практической работе мы проверим уровень загрязненности над этими городами.
Министерство лесного хозяйства, охраны окружающей среды и
природопользования Самарской области предоставляет состояние
атмосферного воздуха Самарской области за 2-3 дня. Мы взяли за
период с 07 до 19 часов 11 февраля до 13 февраля 2014 г.
Как и прогнозировалось, синоптические условия прошедшего
периода не оказали существенного влияния на уровень загрязнения
атмосферы, содержание основных загрязняющих примесей в
атмосферном воздухе некоторых районов было повышенным.
В г.о. Самара среднесуточная концентрация диоксида азота
фиксировалась на уровне 1,2 – 1,9 ПДК, формальдегида 3,2 – 3,4
ПДК.
В г.о. Тольятти за указанный срок наблюдений в Центральном районе концентрация
диоксида азота составила 1,5 ПДК. Среднесуточная концентрация формальдегида в
Комсомольском районе находилась на уровне 2,5 ПДК.
ПДК – предельно-допустимая концентрация вредных веществ.
Тольятти входит в приоритетный список городов России с наибольшими уровнями
загрязнения. Приоритетными примесями, определяющими степень загрязнения
воздушной среды городов области, по-прежнему остаются формальдегид, оксиды азота и
углеводороды, основными источниками выбросов которых являются воздушный,
автотранспорт и промышленные предприятия.
3.2. Дневник наблюдений «Влияние самолетов на погоду».
Считается, что конденсационные полосы на некоторых территориях могут влиять на
качество прогноза. Учеными, неоднократно наблюдалось МЕТЕОПРОГ.
(htpp//www.meteoprog.ua/news/19328), что хотя прогнозы обещали безоблачное небо на
весь день, может быть дождь. Мы решили вести дневник наблюдений и проверить,
насколько такой прогноз может быть точным. Присоединяйтесь к нашему эксперименту!
Дата
12 января 2014 года
день
17 января 2014 года вечер
5 февраля 2014 года день
10 февраля 2014 день
13 февраля 2014 день
След самолета
белый длинный
не видно
белый короткий
белый долго держится
След самолета
белый длинный
Погода до
ясно -12°С
Погода после
облачно -14°С
не видно
белый короткий
белый долго
держится
белый долго
держится
сухо-18°С
пасмурно -20°С
облачно - 17°С
сухо-16°С
пасмурно -20°С
осадки(снег) -18°С
облачно - 18°С
осадки(снег) -19°С
Погода
улучшается +t
Погода
ухудшается - t
1случай
Погода
Не меняется
1случай
1случай
2случая
Подтверждение о том, что быстро исчезающий или едва заметный след говорит о том, что
воздух на высоте сухой, а погода будет безоблачной. А если белый след тянется через все
небо, то следует ждать ухудшения погоды и понижения температуры подтверждается.
Но однозначно сделать вывод нельзя, для этого необходимо продолжить дневник
наблюдений.
8
Заключение
В результате своего исследования мы узнали много интересного.
След, который он оставляет за собой, называется конденсационным. След самолета – это
как выхлопные газы из машины, но только в небе. Конденсационные следы самолетов
могут влиять на климат Земли. Учёные выяснили, что искусственные облака, т.е. белый
след от самолёта вредны для климата Земли, так как эти облака плохо пропускают
солнечные лучи и снижают температуру Земли больше. Чем на 1 градус.
По следу самолета можно предсказывать погоду.
Ещё узнали, что не нам одним нравится наблюдать за самолётами и их белыми
«хвостами». Учёные тоже наблюдают, и это помогает им делать открытия. Например,
замечая, как изменяется рисунок белого следа самолёта, можно определить, какое топливо
лучше подходит к самолёту.
Что можно избавиться от следа самолета для этого, нужно снизиться до такой высоты, где
окружающий воздух имеет более высокую температуру, при которой туман не образуется.
След самолета – это конденсационный след, который образуется при сгорании топлива в
самолете (пример: выхлопные газы из машины, но только в небе). Самолеты своими
выхлопными газами загрязняют окружающую среду.
Мы узнали что такое споттинг. Оно заключается в том, что люди наблюдают за полетами
самолетов (обычно недалеко от аэропортов), определяют их типы, ведут реестры,
фотографируют взлеты и посадки.
Между г. Тольятти и г. Самара имеется аэропорт под названием Курумоч. В
практической работе мы проверили уровень загрязненности над этими городамиповышенный.
Мы начали вести дневник «Влияние самолетов на погоду». Подтвердилось, что быстро
исчезающий или едва заметный след говорит о том, что воздух на высоте сухой, а погода
будет безоблачной, в если белый след тянется через все небо, то следует ждать
ухудшения погоды и понижения температуры. Окончательного утверждения сделать не
можем, для этого продолжим свои наблюдения.
В конце работу мы хотим предложить
попробовать свои силы в создании самолетиков
из бумаги в технике оригами. Возьмите
получившиеся самолетики с собой на прогулку
и устройте соревнования. Какой самолет
красивее всего? Какой дальше всего летит?
Какой дольше других планирует в воздухе?
Уверенны, что пускать самолетики понравится не только мальчишкам и девчонкам, но
даже их мамам и папам.
9
Список литературы.

«Авиация и космонавтика вчера, сегодня, завтра…» - журнал- №8,2001 год

Козменко Г.Г. Экология городской среды. – Майкоп: 2009

Экологическая пресслужба экспресс- информация приволжского УГМС

htpp//www.meteoprog.ua

http://ru.wikipedia.org/wiki/Конденсационный_след

http://www.avsim.su/forum/topic/28519-spotting-v-simferopole-ukff/

http://www.kakprosto.ru/kak-87488-pochemu-samolet-ostavlyaet-sled

http://www.flightradar24.com
10
11