Den standardiserede atmosfære definerer normal temperatur og tryk ( TPN ), som gør det muligt at overvinde variationerne af disse to parametre afhængigt af stedet og den betragtede tid. Her henviser udtrykket "normal" til " standard " (vilkårlig referenceværdi accepteret ved konsensus) og ikke til "almindelig". Ved havoverfladen er luften "normalt" ved 15 ° C og 1013,25 hPa .
I kemi er den normale temperatur og tryk (TPN) 0 ° C eller 273,15 K og 1013,25 hPa , hvor molvolumen af enhver gas derefter vurderes til 22,4 l / mol (hypotese om perfekt gas ). Ved 25 ° C eller 298 K og ved et tryk på 1013,25 hPa , betingelser kaldet omgivelsestemperatur og normalt tryk ( TAPN ), vurderes dette molære volumen til 24,5 l / mol .
Men temperaturen og atmosfærens tryk varierer alt efter positionen på kloden, højden og øjeblikket ( sæson , tid på dagen, lokale vejrforhold osv.). De såkaldte “normale” værdier for tryk og temperatur defineres som en funktion af højden. Disse værdier er af stor betydning i mange kemiske og fysiske processer , især med hensyn til målinger.
Når man er interesseret i bemærkelsesværdige variationer i højden, er det nødvendigt at definere værdier, der normaliseres i henhold til højden; disse er de standardiserede atmosfærer.
Den jordens atmosfære er underlagt mange variationer i temperatur og tryk . Værdierne varierer afhængigt af øjeblikket og placeringen på kloden på en ekstremt kompleks måde (på grund af mange parametre, såsom relief, solskin , fugtighed , vind , temperatur i havstrømme osv.), Det er derfor der defineres typiske referenceværdier, som kun afhænger af højden.
Samlet set:
Ved lave højder falder atmosfærisk tryk med 1 hPa hver gang du stiger 8 meter, og temperaturen falder med ca. 1 ° C, hver gang du stiger 150 m ( ISA- værdi : tab på 6,5 ° C pr. Kilometer eller 1 ° C i 154 m eller 505 fod).
Standardatmosfæren kendt som "ISA" ( International Standard Atmosphere ) er en atmosfærisk model, der beskriver variationerne i tryk , temperatur , tæthed og viskositet i en bred vifte af højder . Den består af en tabel med værdier i forskellige højder og nogle formler, der tillader beregning af disse værdier. Den Internationale Standardiseringsorganisation ( ISO for International Organization for Standardization ) udgiver den internationale standardatmosfære ( ISA ) som standard , ISO 2533: 1975. Andre standardiseringsorganisationer , såsom International Civil Aviation Organization og De Forenede Staters regering , offentliggør under deres egen autoritet udvidelser eller undergrupper af standarder til den samme atmosfæriske model.
BeskrivelseISA- modellen opdeler atmosfæren i forskellige lag med en lineær temperaturfordeling. De andre værdier beregnes ud fra grundlæggende og afledte fysiske konstanter. For eksempel giver standarden ved havniveau et tryk på 1013,25 hPa ( hektopascal ), en temperatur på 15 ° C og en adiabatisk termisk gradient på -6,5 ° C / km . Vi kan så læse tabellen ved 11 km højde trykket faldt til 226,32 hPa og temperaturen ved -56 ° C . Mellem 11 km og 20 km forbliver temperaturen konstant.
Lag | Lagnavn | Højde af den geopotentielle base h (i km) | Højde på den geometriske base z (i km) | Adiabatisk termisk gradient (i ℃ / km) | Basetemperatur T (i ℃) | Atmosfærisk tryk ved base p (i Pa) |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | Troposfæren | 0 | 0 | −6.5 | 15 | 101,325 |
1 | Tropopause | 11 | 11.019 | 0 | −56,5 | 22,632 |
2 | Stratosfæren | 20 | 20,063 | 1 | −56,5 | 5.474,9 |
3 | Stratosfæren | 32 | 32,162 | 2.8 | −44.5 | 868.02 |
4 | Stratopause | 47 | 47,350 | 0 | −2.5 | 110,91 |
5 | Mesosfæren | 51 | 51.413 | −2.8 | −2.5 | 66,939 |
6 | Mesosfæren | 71 | 71,802 | −2.0 | −58,5 | 39,564 |
7 | Mesopause | 86 | 84.852 | - | −86.2 | 0,3734 |
I denne tabel beregnes den geopotentielle højde ud fra en matematisk model, hvor tyngdeaccelerationen varierer med højden. ). Den geometriske højde er den lodrette afstand, der adskiller den gennemsnitlige havoverflade med det pågældende objekt.
Modellen ISA er baseret på gennemsnitlige forhold på en gennemsnitlig højde som fastsat af ISO TC 20 / SC 6. Der har været flere ændringer siden midten af XX th århundrede.
Den Internationale Civil Luftfartsorganisation (ICAO) definerer "ICAO Standard Atmosphere". Det er den samme model som ISA , men den dækker højder op til 80 km (262.500 ft ). Derudover tager ICAO-standardatmosfæren ikke hensyn til vanddamp . I øvrigt er det vigtigt at bemærke, at det er denne ICAO-atmosfære, der bruges til kalibrering af alle flyhøjdemålere, der flyver i verden. Et fly, der flyver i "konstant højde", flyver faktisk ved "konstant atmosfærisk tryk" (det følger en isobar) og ikke parallelt med jorden.
Værdierne ved havoverfladen er 1013,25 hPa for atmosfærisk tryk, 15 ° C for temperatur og 0% for fugtighed. Disse værdier bruges til at beregne forskellige egenskaber ved luftfartens ydeevne, såsom udholdenhed, rækkevidde , lufthastighed og brændstofforbrug. For at henvise til en anden barometrisk højde end havets overflade justeres temperaturen i henhold til den foreskrevne adiabatiske termiske gradient (som er -6,5 ° C / km de første 11 km ).
Med hensyn til luftfart:
Trykket i højden er en funktion af trykket ved havoverfladen i hPa og højden i m:
Til meteorologi ekstrapolerer vi denne model til højere højder:
For aeronomi udvider vi denne model til mesopausen i en højde af 85 km : temperaturen falder lineært og når -90 ° C i denne højde.
VærditabelVi opnår følgende værdier:
højde (m) |
tryk (hPa) | temperatur (℃) |
---|---|---|
10.000 | 265 | -50,0 |
9000 | 307 | -43,5 |
8000 | 357 | -37,0 |
7000 | 411 | -30,5 |
6000 | 471 | -24,0 |
5000 | 541 | -17,5 |
4000 | 617 | -11,0 |
3500 | 658 | -7,8 |
3000 | 700 | -4,5 |
2500 | 746 | -1,3 |
2000 | 794 | 2.0 |
1500 | 845 | 5.3 |
1000 | 900 | 8.5 |
500 | 955 | 11.8 |
0 | 1013 | 15,0 |
højde (km) |
tryk (hPa) | temperatur (℃) |
---|---|---|
50 | 0,9 | +1 |
40 | 3 | -5 |
30 | 11 | -38 |
20 | 55 | -46 |
15 | 119 | -56,5 |
14 | 141 | -56,5 |
13 | 165 | -56,5 |
12 | 194 | -56,5 |
11 | 227 | -56,5 |
højde (km) |
tryk (hPa) | temperatur (℃) |
---|---|---|
500 | 1.1 10 −8 | -97,7 |
400 | 4.4 10 −8 | -97,3 |
300 | 2,0 10 −7 | -95,3 |
200 | 1.3 10 −6 | -82,2 |
100 | 4.0 10 −4 | -64 |
60 | 2,5 10 −1 | -20 |
Army Standard Metro- atmosfære , der bruges i ballistik , definerer havniveauforhold som 29,527 5 i Hg ( 749,998 5 mmHg ) tryk ( 999,916 hPa ), 59 ° F ( 15 ° C ) og 78% d ' fugtighed .