¿Por qué se forman las estelas de condensación?

Quemar un kilogramo de queroseno libera aproximadamente 1,25 kg de vapor de agua, junto con dióxido de carbono, hollín y compuestos de azufre. Sale de la tobera de escape a varios cientos de grados Celsius, demasiado caliente para condensarse. Sin embargo, en una fracción de segundo, la pluma se mezcla con el aire ambiente que, a las altitudes de crucero habituales de 10 a 12 km, se encuentra entre −40 °C y −60 °C. La mezcla reduce la temperatura mucho más rápido de lo que reduce el contenido de agua, de modo que durante un breve instante la mezcla se vuelve sobresaturada. El vapor de agua se condensa entonces sobre las partículas de hollín y, a esas temperaturas, se congela casi de inmediato en cristales de hielo. Una estela de condensación es una línea de diminutos cristales de hielo, físicamente lo mismo que una nube de cirros.

Que se forme o no una estela depende de una relación desarrollada en los años 1940 y 1950 por Ernst Schmidt y Herbert Appleman. Combina la proporción de agua y calor en el escape con la presión y la temperatura ambientes. Por debajo de una temperatura umbral, normalmente alrededor de −40 °C pero variable según la altitud, la humedad y la eficiencia del motor, la línea de mezcla cruza la saturación de agua y aparece una estela. Por encima de ese umbral, no se forma nada visible. Los motores modernos de alta relación de derivación son más eficientes, por lo que dejan más energía del combustible como empuje y menos como calor en el escape; de forma contraintuitiva, eso hace que las estelas sean algo más probables, porque la pluma se enfría con relativamente más agua en su interior.

La duración de una estela depende del aire circundante. Si está seco respecto al hielo, los cristales se subliman en cuestión de segundos y la estela queda como un breve trazo blanco detrás de la aeronave. Si el aire ya está sobresaturado respecto al hielo, algo que ocurre con frecuencia en la troposfera superior, los cristales siguen creciendo al absorber la humedad ambiental y la estela puede extenderse durante horas hasta formar una capa de cirros de estela de varios kilómetros de ancho. Estas estelas persistentes importan para el clima: atrapan la radiación infrarroja saliente, y estudios del DLR y otros sugieren que su efecto de calentamiento es comparable, o superior, al del dióxido de carbono de la aviación. Actualmente se está probando desviar los vuelos alrededor de las regiones sobresaturadas de hielo como forma de reducirlo.