Wer ein Propellerflugzeug beobachtet, erkennt mit etwas Glück helle Spuren, die es regelrecht in die Luft ritzt. Sie scheinen einen Ausschnitt aus dem schraubenförmigen Weg der Propellerspitzen festzuhalten – mehrere Male hintereinander, wie ein visuelles Echo. Die Vermutung liegt nahe, dass es sich dabei um Tröpfchen oder Eiskristalle handelt. Es lohnt sich, die physikalischen Vorgänge näher zu betrachten, denn sie verraten erstaunlich viel über das Flugzeug selbst.

Bei einem fotografisch festgehaltenen Exemplar, bei dem das Phänomen zu beobachten ist, handelt es sich um den Typ Bombardier Dash 8-Q400. Die technischen Daten sind im Internet leicht zugänglich. Demnach rotieren die beiden Propeller sehr schnell, mit circa 1020 Umdrehungen pro Minute beim Start und 850 Umdrehungen pro Minute im Reiseflug. Beim Start dreht sich der gesamte Propeller also pro Sekunde 17-mal, und seine sechs Blätter passieren währenddessen 102-mal den oberen Punkt.

Die Blätter durchschneiden und verschieben die Luft daher mit extrem hohen Geschwindigkeiten. Die dafür nötige Energie kann nicht so schnell von außen nachfließen und muss vor Ort der inneren Energie der Luft entnommen werden. Das geht mit einer entsprechenden Temperatur- und Druckabnahme einher. Die gleichen Zusammenhänge stecken hinter der sehr kalten Luft, die beim Öffnen des Ventils aus einem vollgepumpten Reifen ausströmt.

Die maximale Wasserdampfkonzentration (maximale Luftfeuchte) der Umgebung sinkt mit abnehmender Temperatur. Daher kann es in dieser Situation vorkommen, dass sie geringer wird als die tatsächlich herrschende Dampfkonzentration (absolute Luftfeuchte). Man sagt auch, der Taupunkt wird unterschritten.

In einem solchen Fall muss der überschüssige Dampf kondensieren, also in Wassertröpfchen übergehen. Diese werden dann als Nebel sichtbar. Die Temperatur sinkt am stärksten an den schnell rotierenden Blattspitzen der Propeller. Deswegen bildet sich Nebel am ehesten an diesen Stellen, wie man es im vorliegenden Fall auch beobachten kann. Feuchte Witterungsbedingungen sind gute Voraussetzungen dafür.

Während sich das Flugzeug vorwärtsbewegt, vollführen die Blattspitzen eine spiralförmige Bahn durch die Luft. Im Idealfall, mit durchgängig erfüllten Bedingungen für die Nebelbildung, wäre eine korkenzieherförmige Spur zu sehen. Auf dem Foto sind allerdings nur Fragmente davon zu erkennen. Das lässt darauf schließen, dass bei jeder Umdrehung eines Blatts nur im Extremfall Tröpfchen entstehen – dort, wo der Druck lokal am stärksten abnimmt. Denn trotz der kontinuierlichen Rotation sind der Unterdruck und damit die Abkühlung nicht an jedem Punkt gleich stark.

Während des Steigflugs wird das Propellerblatt bei jeder Umdrehung aus unterschiedlichen Winkeln angeströmt. Hier reicht der Unterdruck nur in denjenigen Abschnitten zur Nebelbildung aus, in denen die lokale Geschwindigkeit eines Blattes relativ zur Luft maximal ist. Hier ist das am ehesten in der 12-Uhr-Stellung der Fall.

Die Nebelbögen auf dem Foto stammen offenbar genau aus solchen Phasen und wurden beim Weiterflug kurzfristig zurückgelassen. Demnach benötigen sie eine gewisse Zeit, um wieder zu verschwinden, und reihen sich daher hintereinander auf. Dabei wird jeder Bogen jeweils von einem der sechs Blätter erzeugt.

Es zeigen sich zehn Bögen, von denen der letzte bereits vor der völligen Auflösung steht. Das heißt, in der Zeitspanne, in der Nebelspuren sichtbar sind, haben zehn Blätter den oberen Punkt passiert. Vergleicht man das mit den bereits berechneten 102 Durchgängen pro Sekunde, sind die Nebeltröpfchen in der extrem kurzen Zeit von 0,1 Sekunden wieder verdampft.

»Am Himmel zeigten sich weiße Schrammen«Guy Helminger, luxemburgischer Schriftsteller

Der Nebel verschwindet folglich unmittelbar nach seiner Entstehung. Der Eindruck der Langlebigkeit entsteht nur dadurch, dass die Nebelfetzen genauso schnell nachgeliefert werden, wie sie sich auflösen, und wegen der schnellen Vorwärtsbewegung des Flugzeugs Platz für eine räumliche Staffelung erhalten. Der nahezu konstante Abstand zwischen den Bögen entspricht genau der Strecke, die das Flugzeug zurücklegt, während sich der Propeller um einen bestimmten Winkel weiterdreht.

Geht man von der plausiblen Annahme aus, dass die Nebelstreifen während der 0,1 Sekunden in etwa dort verharren, wo sie entstehen, lässt sich die Strecke berechnen, die das Flugzeug in der Zeit bewältigt hat. Dazu braucht man den Abstand zwischen dem gerade erzeugten ersten Streifen und dem letzten, der noch zu sehen ist. Das kann mithilfe der Länge des Flugzeugs, laut den technischen Daten 33 Meter, grob abgeschätzt werden.

Die zehn Nebelbögen entsprechen damit einer Wegstrecke von etwa 14,6 Metern. Daraus ergibt sich eine Geschwindigkeit des Flugzeugs von 14,6 m/0,1 s = 525 km/h. Die Dash 8-Q400 hebt bei 210 bis 230 km/h ab und fliegt mit einer Reisegeschwindigkeit von circa 670 km/h. Der ermittelte Wert ist also realistisch. Das verdeutlicht, wie viel sich anhand von Fotos, Datenblättern aus dem Internet sowie physikalischer Überlegungen über die Objekte im Himmel herausfinden lässt – selbst, wenn sie unerreichbar weit weg sind.