Warum ziehen Flugzeuge eine weiße Spur am Himmel?

Ein Strahltriebwerk verbrennt Kerosin und erzeugt dabei unter anderem Kohlendioxid und Wasserdampf sowie Rußpartikel. Beim Austritt aus der Düse vermischt sich dieser mehrere hundert Grad heiße Strahl mit der umgebenden Luft. Ist die Außenluft kalt und feucht genug, erreicht die Mischung die Sättigung: Der Wasserdampf kondensiert an den Partikeln und gefriert, da die Temperatur weit unter null Grad liegt, zu Eiskristallen. Das ist eine Kondensationsspur, auch Kondensstreifen genannt — derselbe Mechanismus, der hinter dem sichtbaren Atem im Winter steckt.

Die Bedingung wird durch das Schmidt-Appleman-Kriterium beschrieben, das Mitte des 20. Jahrhunderts formuliert wurde: Es hängt von Temperatur, Feuchtigkeit und Luftdruck ab, ebenso wie von der Effizienz des Triebwerks. In der Praxis ist sie unterhalb von etwa −40 °C erfüllt, was in mittleren Breiten die Schwelle zwischen 8.000 und 12.000 m (26.000 bis 39.000 Fuß) festlegt, der üblichen Reiseflughöhe. Deshalb hinterlässt ein Propellerflugzeug in 3.000 m Höhe keine Spur, ein Düsenflugzeug aber schon, und zwei Flugzeuge in derselben Höhe können sich unterschiedlich verhalten, wenn sie Luftschichten mit unterschiedlicher Feuchtigkeit durchqueren.

Ist die Luft trocken, sublimieren die Kristalle innerhalb von Sekunden, und die Spur misst nur wenige hundert Meter. Ist die Luft hingegen in Bezug auf Eis übersättigt, wachsen die Kristalle, die Spur verbreitert sich über Stunden und kann sich schließlich in eine Zirruswolke verwandeln, die von einer natürlichen nicht zu unterscheiden ist. Diese bestehenden Spuren fangen Infrarotstrahlung ein, und mehrere Studien schreiben ihnen einen erheblichen Anteil der Klimawirkung der Luftfahrt zu, weshalb derzeit getestet wird, Flüge aus den Luftschichten umzuleiten, die ihre Entstehung begünstigen.