Pourquoi les avions laissent-ils une traînée blanche dans le ciel ?

Un moteur à réaction brûle du kérosène et produit, entre autres gaz, du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau, ainsi que des particules de suie. En sortant de la tuyère, ce jet à plusieurs centaines de degrés se mélange à l'air ambiant. Si l'air extérieur est suffisamment froid et humide, le mélange atteint la saturation : la vapeur se condense sur les particules et, comme la température est bien inférieure à zéro, elle gèle en cristaux de glace. C'est une traînée de condensation, ou contrail — le même mécanisme qui produit la buée que l'on expire en hiver.

La condition est décrite par le critère de Schmidt-Appleman, formulé au milieu du XXe siècle : elle dépend de la température, de l'humidité et de la pression atmosphérique, ainsi que du rendement du moteur. En pratique, elle est remplie en dessous d'environ −40 °C, ce qui, aux latitudes moyennes, fixe le seuil entre 8 000 et 12 000 m (26 000 à 39 000 pieds), l'altitude de croisière habituelle. C'est pourquoi un avion à hélices à 3 000 m ne laisse pas de traînée alors qu'un jet le fait, et pourquoi deux avions à la même altitude peuvent se comporter différemment s'ils traversent des couches d'air d'humidité différente.

Si l'air est sec, les cristaux se sublimentent en quelques secondes et la traînée mesure quelques centaines de mètres. Si l'air est sursaturé par rapport à la glace, les cristaux grossissent, la traînée s'élargit pendant des heures et peut finir par se transformer en un cirrus indiscernable d'un nuage naturel. Ces traînées persistantes piègent le rayonnement infrarouge, et plusieurs études attribuent une part importante de l'impact climatique de l'aviation à ce phénomène, ce qui explique les essais de déroutement des vols pour éviter les couches d'air qui le favorisent.