תעלומה בשחקים: מי מצייר ספירלות לבנות בשמיים?

אם יצא לכם להביט לשמיים ביום בהיר בצפון הארץ, אולי שמתם לב למחזה מיוחד: קווים לבנים ועבים, שנראים כאילו צייר ענק טבל מכחול בענן וצייר ספירלות וקפיצים על הרקע הכחול. התופעה הזו, שנראית כמעט קסומה, היא לא ציור ואפילו לא תופעת טבע רגילה. זהו שילוב מרתק בין מדע, טכנולוגיה ופעילות חשובה של חיל האוויר הישראלי, ששומר על שמי המדינה.

הקווים הלבנים האלה נקראים פסי התעבות (Contrails באנגלית, קיצור של Condensation Trails), והם למעשה עננים מלאכותיים קטנטנים. הם נוצרים בתנאים מאוד ספציפיים, והצורה המיוחדת שלהם מספרת לנו סיפור על מה שהמטוסים עושים שם למעלה, בגובה של קילומטרים רבים מעל ראשינו.

מעבדת פיזיקה מעופפת: איך נוצר פס התעבות?

כדי להבין איך נוצר פס לבן כזה, דמיינו יום חורף קר מאוד. כשאתם נושפים אוויר חם מהפה, אתם רואים ענן קטן של אדים, נכון? זה קורה כי האוויר החם והלח שיוצא מהריאות שלכם פוגש את האוויר הקר שבחוץ, ואדי המים שבו הופכים לטיפות מים זעירות או לגבישי קרח שאנחנו יכולים לראות.

עיקרון דומה קורה עם מנועי סילון של מטוסי קרב, רק בגרסה הרבה יותר גדולה וקיצונית. מנוע סילון פולט גזים חמים מאוד, המכילים כמות גדולה של אדי מים (תוצר לוואי של שריפת הדלק). בגובה רב, שם המטוסים טסים (מעל 8 קילומטרים), האוויר דליל וקר בצורה קיצונית. הטמפרטורה יכולה להגיע למינוס 40 מעלות צלזיוס ואף פחות! כשאדי המים הלוהטים מהמנוע נפגשים עם האוויר הקפוא הזה, הם קופאים באופן כמעט מיידי. הם לא מספיקים להפוך למים, אלא הופכים ישירות למיליארדי גבישי קרח זעירים. כל הגבישים הזעירים האלה יחד יוצרים את הקו הלבן והבוהק שאנחנו רואים מהקרקע - ענן צר וארוך שעוקב אחר נתיב הטיסה של המטוס.

סוד הספירלה: שילוב של משימה ורוח

אז הבנו איך נוצר הקו הלבן, אבל למה הוא מופיע בצורת ספירלה מורכבת ולא כקו ישר, כמו שאנחנו רואים לפעמים מאחורי מטוסי נוסעים רגילים? התשובה טמונה בשני גורמים: אופי המשימה של מטוסי הקרב והשפעת הרוח בגובה רב.

תנועה מעגלית למטרה חשובה

מטוסי קרב, בניגוד למטוסי נוסעים שטסים בקו ישר מנקודה A ל-B, מבצעים לעיתים משימות הגנה או סיור (פטרול) מעל אזור מסוים. כדי לכסות שטח מוגדר ולהישאר מעליו לאורך זמן, הם טסים לעיתים קרובות במסלולים מעגליים או אליפטיים. בכל פעם שהמטוס משלים סיבוב, הוא יוצר טבעת חדשה של פס התעבות.

הרוח היא הצייר האמיתי

כאן נכנס לתמונה הגורם השני והמכריע: הרוח. בגבהים האלה, באטמוספירה העליונה, נושבות רוחות חזקות מאוד, שלפעמים נקראות "זרמי סילון". בזמן שהמטוס מתחיל את הסיבוב השני שלו, הרוח כבר הספיקה להזיז מעט הצידה את פס ההתעבות שהוא יצר בסיבוב הראשון. כשהוא מסיים את הסיבוב השני, גם הפס החדש הזה מתחיל לזוז עם הרוח. התהליך הזה חוזר על עצמו שוב ושוב. התוצאה היא סדרה של טבעות עננים שמוזזות זו ביחס לזו, מה שיוצר אשליה של קפיץ או ספירלה תלת-ממדית בשמיים.

אפשר לדמות את זה לציור: תארו לעצמכם שאתם מנסים לצייר עיגולים אחד על השני על דף נייר, אבל בזמן שאתם מציירים, חבר מושך את הדף לאט ובקצב קבוע. העיגולים לא יצאו אחד על השני, אלא ייצרו צורה של קפיץ מתוח. בשמיים, המטוס הוא העיפרון, הרוח היא החבר שמושך את הדף (שכבת האוויר), ופס ההתעבות הוא הציור שנוצר.

לא רק אצלנו: תופעה עולמית

השילוב המרהיב הזה של פיזיקה ופעילות אווירית הוא לא ייחודי לישראל. פסי התעבות נוצרים בכל מקום בעולם שבו מתקיימים התנאים הנכונים: טיסה בגובה רב, טמפרטורה נמוכה ולחות מספקת באוויר. הצורות המעגליות והספירליות אכן אופייניות יותר לפעילות של מטוסי קרב במשימות סיור, ולכן הן מהוות עדות שקטה ומרשימה לעבודה החשובה של טייסים וטייסות ברחבי העולם, השומרים על ביטחון האזרחים מהשמיים.