Atmosfera standardizată definește presiune și temperatură normală ( TPN ) , care fac posibilă depășirea variațiile acestor doi parametri , în funcție de locul și timpul considerat. Aici, termenul „normal” se referă la „ standard ” (valoare arbitrară de referință acceptată prin consens) și nu la „obișnuit”. La nivelul mării , aerul este „normal” la 15 ° C și 1013,25 hPa .
În chimie, temperatura și presiunea normale (TPN) sunt 0 ° C sau 273,15 K și 1013,25 hPa , volumul molar al oricărui gaz fiind apoi evaluat la 22,4 l / mol (ipoteza unui gaz perfect ). La 25 ° C sau 298 K și la o presiune de 1013,25 hPa , condiții numite temperatură ambiantă și presiune normală ( TAPN ), acest volum molar este evaluat la 24,5 l / mol .
Dar temperatura și presiunea atmosferei variază în funcție de poziția de pe glob, altitudinea și momentul ( anotimp , ora din zi, condițiile meteorologice locale etc.). Așa-numitele valori „normale” ale presiunii și temperaturii sunt definite în funcție de altitudine. Aceste valori au o mare importanță în multe procese chimice și fizice , în special în ceea ce privește măsurătorile.
Când cineva este interesat de variații notabile de altitudine, este necesar să se definească valori normalizate în funcție de altitudine; acestea sunt atmosfere standardizate.
Atmosfera Pământului este supusă multor variații de temperatură și presiune . Valorile variază în funcție de moment și poziția pe glob într-un mod extrem de complex (datorită multor parametri, cum ar fi relief, soare , umiditate , vânt , temperatura curenților marini etc.), de aceea sunt definite valorile tipice de referință care depind doar de altitudine.
Per total:
La altitudini mici, presiunea atmosferică scade cu 1 hPa de fiecare dată când crește 8 metri, iar temperatura scade cu aproximativ 1 ° C de fiecare dată când crește 150 m (valoarea ISA : pierderea de 6,5 ° C pe kilometru sau 1 ° C pentru 154 m sau 505 picioare).
Atmosfera standard cunoscută sub numele de "ISA" ( International Standard Atmosphere ) este un model atmosferic care descrie variațiile de presiune , temperatură , densitate și vâscozitate pentru o gamă largă de altitudini . Se compune dintr-un tabel de valori la diferite altitudini și câteva formule care au permis calcularea acestor valori. Organizația Internațională de Standardizare ( ISO pentru Organizația Internațională de Standardizare ) publică atmosfera standard internațională ( ISA ) ca standardul ISO 2533: 1975. Alte organizații de standardizare , precum Organizația Aviației Civile Internaționale și guvernul Statelor Unite , publică, sub propria lor autoritate, extensii sau subseturi de standarde pentru același model atmosferic.
DescriereModelul ISA împarte atmosfera în diferite straturi cu o distribuție liniară a temperaturii. Celelalte valori sunt calculate din constante fizice fundamentale și derivate. De exemplu, la nivelul mării standardul oferă o presiune de 1013,25 hPa ( hectopascal ), o temperatură de 15 ° C și un gradient termic adiabatic de -6,5 ° C / km . Putem citi apoi masa de la ora 11 kilometri De altitudine presiunea a scăzut la 226.32 hPa și temperatura la -56 ° C . Între 11 km și 20 km , temperatura rămâne constantă.
Strat | Numele stratului | Înălțimea bazei geopotențiale h (în km) | Înălțimea bazei geometrice z (în km) | Gradient termic adiabatic (în ℃ / km) | Temperatura de bază T (în ℃) | Presiunea atmosferică la baza p (în Pa) |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | Troposfera | 0 | 0 | −6,5 | 15 | 101.325 |
1 | Tropopauză | 11 | 11.019 | 0 | −56,5 | 22.632 |
2 | Stratosferă | 20 | 20.063 | 1 | −56,5 | 5.474,9 |
3 | Stratosferă | 32 | 32.162 | 2.8 | −44,5 | 868.02 |
4 | Stratopauză | 47 | 47.350 | 0 | −2,5 | 110,91 |
5 | Mezosfera | 51 | 51,413 | −2,8 | −2,5 | 66,939 |
6 | Mezosfera | 71 | 71.802 | −2,0 | −58,5 | 39,564 |
7 | Mezopauza | 86 | 84,852 | - | −86.2 | 0,3734 |
În acest tabel, înălțimea geopotențială este calculată dintr-un model matematic în care accelerația gravitației variază cu altitudinea (gravitația urmează o lege a inversului pătratelor, deoarece interacțiunea gravitațională dintre doi corp este invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele ). Înălțimea geometrică este distanța verticală care separă nivelul mediu al mării de obiectul în cauză.
Modelul ISA se bazează pe condițiile medii la o altitudine medie, determinate de către ISO TC 20 / SC 6. Au existat mai multe revizuiri de la mijlocul anilor XX - lea secol.
Organizația Aviației Civile Internaționale (OACI) definește „atmosfera OACI Standard“. Este același model ca ISA , dar acoperă altitudini de până la 80 km (262,500 ft ). În plus, atmosfera standard ICAO nu ia în considerare vaporii de apă . De altfel, este important să rețineți că această atmosferă ICAO este utilizată pentru calibrarea tuturor altimetrelor aeronavelor care zboară în lume. Un avion care zboară la "altitudine constantă" zboară de fapt la "presiune atmosferică constantă" (urmează un izobar) și nu paralel cu solul.
Valorile la nivelul mării sunt de 1013,25 hPa pentru presiunea atmosferică, 15 ° C pentru temperatură și 0% pentru umiditate. Aceste valori sunt utilizate pentru a calcula diferite caracteristici ale performanței aeronautice, cum ar fi rezistența, autonomia , viteza aerului și consumul de combustibil. Pentru a se referi la o altitudine barometrică diferită de nivelul mării, temperatura este ajustată în funcție de gradientul termic adiabatic prescris (care este −6,5 ° C / km pentru primii 11 km ).
În ceea ce privește aeronautica:
Presiunea la altitudine este o funcție a presiunii la nivelul mării în hPa și a altitudinii în m:
Pentru meteorologie , extrapolăm acest model pentru altitudini mai mari:
Pentru aeronomie , extindem acest model la mezopauză , la o altitudine de 85 km : temperatura scade liniar și atinge −90 ° C la această altitudine.
Tabelul valorilorObținem următoarele valori:
altitudine (m) |
presiune (hPa) | temperatura (℃) |
---|---|---|
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 |
altitudine (km) |
presiune (hPa) | temperatura (℃) |
---|---|---|
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 |
altitudine (km) |
presiune (hPa) | temperatura (℃) |
---|---|---|
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 |
Atmosfera Army Standard Metro , utilizată în balistică , definește condițiile nivelului mării ca fiind 29.527 5 in Hg ( 749.998 5 mmHg ) presiune ( 999.916 hPa ), 59 ° F ( 15 ° C ) și 78% d ' umiditate .