6.100. Яркие и темные полосы на крыле

В 1983 году Энтони Хьюиш[80] во время полета заметил идущие вдоль крыла самолета две полосы, темную и светлую (рис. 6.37a). Ширина этих полос, которые не слишком контрастировали с освещенной солнцем поверхностью крыла, была от 1 до 2 см. Угловая высота солнца относительно края крыла была порядка 25°. Больше часа он наблюдал за этими полосами. Затем, когда самолет стал снижаться, полосы начали сдвигаться к передней кромке крыла, а потом вообще исчезли.

Рис. 6.37 / Задача 6.100. a) Яркая и темная полосы вдоль крыла самолета. б) Темная полоса, «вырастающая» из крыла.

Я видел подобные полосы, а также наблюдал сходное явление, когда солнце было с противоположной стороны самолета: примерно на середине крыла вырастала вверх темная полоса, заметно искажая вид внешней части крыла (рис. 6.37б). Когда я наклонял голову вперед или назад относительно корпуса самолета, полоса сдвигалась.

С чем связано появление таких полос?

ОТВЕТ • Пусть точка наблюдения находится внутри самолета. В этой системе отсчета воздух проносится вдоль неподвижного крыла. Обтекающий крыло поток создает ударную волну: распространяющийся фронт резкого изменения характеристик среды, где скорость воздуха резко уменьшается, а его плотность, соответственно, резко увеличивается. Перпендикулярный крылу самолета фронт ударной волны распространяется на всю его длину. (Если бы фронт ударной волны можно было увидеть, он напоминал бы пористый барьер, протянувшийся вдоль крыла.) Солнечные лучи, пробивающиеся через фронт ударной волны, где плотность воздуха меняется, заметно преломляются. Картина, которую видел Хьюиш, получалась так: падающие на какое-то конкретное место на крыле самолета световые лучи при преломлении меняли направление и уходили ближе к задней части крыла. Именно там была видна яркая полоса, а темная полоса соответствовала месту, которое эти лучи осветили бы, если бы не было ударной волны.

Темная полоса, дополнительно обнаруженная мной, тоже связана с прохождением световыми лучами фронта ударной волны, но их источником были детали освещенного солнцем крыла. Когда лучи, исходящие от соседних деталей на крыле, проходили через ударный фронт, преломлялись они по-разному. Дальше эти лучи расходились, оставляя область между соседними деталями относительно темной, а темная полоса, которую я видел, была составлена из этих темных участков.

Иногда я видел две полосы.