Wysokość - Altitude
Wysokość lub wysokość (nazywana również głębokością ) to pomiar odległości, zwykle w kierunku pionowym lub „w górę”, między punktem odniesienia a punktem lub obiektem. Dokładna definicja i dane odniesienia różnią się w zależności od kontekstu (np. lotnictwo, geometria, pomiary geograficzne, sport lub ciśnienie atmosferyczne). Chociaż termin wysokość jest powszechnie używany do oznaczania wysokości nad poziomem morza lokalizacji, w geografii często preferowany jest termin wysokość .
Pomiary odległości w pionie w kierunku „w dół” są powszechnie określane jako głębokość .
W lotnictwie
W lotnictwie termin wysokość może mieć kilka znaczeń i jest zawsze określany przez wyraźne dodanie modyfikatora (np. „rzeczywista wysokość”) lub niejawnie poprzez kontekst komunikacji. Strony wymieniające się informacjami o wysokości muszą jasno określić, która definicja jest używana.
Wysokość lotu jest mierzona przy użyciu średniego poziomu morza (MSL) lub lokalnego poziomu gruntu (nad poziomem gruntu lub AGL) jako punktu odniesienia.
Wysokość ciśnieniowa podzielona przez 100 stóp (30 m) jest poziomem lotu i jest używana powyżej wysokości przejściowej (18 000 stóp (5500 m) w USA, ale może wynosić nawet 3000 stóp (910 m) w innych jurysdykcjach). Tak więc, gdy wysokościomierz odczytuje poziom lotu specyficzny dla kraju przy standardowym ustawieniu ciśnienia, mówi się, że samolot znajduje się na „poziomie lotu XXX/100” (gdzie XXX to wysokość przejściowa). Podczas lotu na poziomie lotu, wysokościomierz jest zawsze ustawiony na standardowe ciśnienie (29,92 inHg lub 1013,25 hPa ).
W kabinie załogi, ostateczne przyrząd do pomiaru wysokości jest ciśnienie wysokościomierz , który jest aneroid barometr z czołowej wskazujący odległość (metry lub stopy) zamiast ciśnienia atmosferycznego .
W lotnictwie istnieje kilka rodzajów wysokości:
- Wskazana wysokość to odczyt na wysokościomierzu ustawionym na lokalne ciśnienie barometryczne na średnim poziomie morza . W brytyjskiej radiotelefonii lotniczej pionowa odległość poziomu, punktu lub obiektu uważanego za punkt, mierzona od średniego poziomu morza ; jest to określane przez radio jako wysokość . (patrz QNH )
- Wysokość bezwzględna to pionowa odległość samolotu nad terenem, nad którym leci. Można go zmierzyć za pomocą wysokościomierza radarowego (lub „wysokościomierza absolutnego”). Określana również jako „wysokość radaru” lub stopy/metry nad poziomem gruntu (AGL).
- Wysokość rzeczywista to rzeczywista wysokość nad średnim poziomem morza . Jest to wskazana wysokość skorygowana o niestandardową temperaturę i ciśnienie.
- Wysokość jest odległością w pionie nad punktem odniesienia, zwykle używanym przez wzniesienie terenu.radiotelefonią, pionową odległością poziomu, punktu lub obiektu uważanego za punkt, mierzoną od określonego układu odniesienia ; jest to określane przez radio jako wysokość , gdzie określonym punktem odniesienia jest wzniesienie lotniska (patrz QFE )
- Wysokość ciśnieniowa to wzniesienie powyżej standardowej płaszczyzny odniesienia ciśnienia powietrza (zazwyczaj 1013,25 milibarów lub 29,92" Hg). Wysokość ciśnieniowa jest używana do wskazania „poziomu lotu”, który jest standardem dla raportowania wysokości w przestrzeni powietrznej klasy A (powyżej około 18 000 Wysokość ciśnieniowa i wskazana wysokość są takie same, gdy ustawienie wysokościomierza wynosi 29,92" Hg lub 1013,25 milibarów.
- Wysokość gęstościowa to wysokość skorygowana dlawarunków atmosferycznychinnych niż ISA International Standard Atmosphere . Wydajność samolotu zależy od wysokości gęstościowej, na którą ma wpływ ciśnienie barometryczne, wilgotność i temperatura. W bardzo upalny dzień wysokość gęstościowa na lotnisku (zwłaszcza na dużej wysokości) może być tak duża, że uniemożliwia start, szczególnie w przypadku śmigłowców lub silnie obciążonych samolotów.
Te rodzaje wysokości można wyjaśnić prościej jako różne sposoby pomiaru wysokości:
- Wskazana wysokość – wysokość pokazana na wysokościomierzu.
- Wysokość bezwzględna – wysokość wyrażona jako odległość nad ziemią bezpośrednio pod ziemią
- Wysokość rzeczywista – wysokość pod względem wysokości nad poziomem morza
- Wysokość – pionowa odległość nad określonym punktem
- Wysokość ciśnieniowa – ciśnienie powietrza w przeliczeniu na wysokość w Międzynarodowej Atmosferze Standardowej
- Gęstość wysokości – gęstość powietrza pod względem wysokości w Międzynarodowej Atmosferze Standardowej w powietrzu
W badaniach atmosferycznych
Warstwy atmosferyczne
Atmosfera ziemska jest podzielona na kilka regionów wysokościowych. Regiony te zaczynają się i kończą na różnych wysokościach w zależności od pory roku i odległości od biegunów. Podane poniżej wysokości są wartościami średnimi:
- Troposfera : powierzchnia do 8000 metrów (5,0 mil) na biegunach, 18 000 metrów (11 mil) na równiku , kończąca się w Tropopauzie
- Stratosfera : Troposfera do 50 kilometrów (31 mil)
- Mezosfera : Stratosfera do 85 kilometrów (53 mil)
- Termosfera : Mezosfera do 675 kilometrów (419 mil)
- Exosphere : termosferze do 10000 km (6200 mil)
Linia Kármán , na wysokości 100 kilometrów (62 mil) nad poziomem morza , umownie określa rozgraniczenie między atmosferą a przestrzenią . Termosfera i egzosfera (wraz z wyższymi częściami mezosfery) to obszary atmosfery, które umownie określa się jako przestrzeń.
Duża wysokość i niskie ciśnienie
Regiony na powierzchni Ziemi (lub w jej atmosferze), które znajdują się wysoko nad średnim poziomem morza, określane są jako duże wysokości . Duża wysokość jest czasami definiowana jako rozpoczynająca się na wysokości 2400 metrów (8000 stóp) nad poziomem morza.
Na dużych wysokościach ciśnienie atmosferyczne jest niższe niż na poziomie morza. Wynika to z dwóch konkurujących ze sobą efektów fizycznych: grawitacji, która powoduje, że powietrze jest jak najbliżej ziemi; oraz zawartość ciepła w powietrzu, która powoduje, że cząsteczki odbijają się od siebie i rozszerzają.
Profil temperatury
Profil temperaturowy atmosfery jest wynikiem oddziaływania promieniowania i konwekcji . Światło słoneczne w widmie widzialnym pada na ziemię i ją ogrzewa. Ziemia następnie ogrzewa powietrze na powierzchni. Gdyby promieniowanie było jedynym sposobem przenoszenia ciepła z ziemi do kosmosu, efekt cieplarniany gazów w atmosferze utrzymywałby grunt w temperaturze około 333 K (60°C; 140 °F), a temperatura spadałaby wykładniczo wraz z wysokością.
Jednak gdy powietrze jest gorące, ma tendencję do rozszerzania się, co zmniejsza jego gęstość. W ten sposób gorące powietrze ma tendencję do unoszenia się i przenoszenia ciepła w górę. To jest proces konwekcji . Konwekcja dochodzi do równowagi, gdy działka powietrza na danej wysokości ma taką samą gęstość jak jej otoczenie. Powietrze jest słabym przewodnikiem ciepła, więc paczka powietrza unosi się i opada bez wymiany ciepła. Jest to znane jako proces adiabatyczny , który ma charakterystyczną krzywą ciśnienie-temperatura. Wraz ze spadkiem ciśnienia temperatura spada. Tempo spadku temperatury wraz z wysokością jest znane jako tempo spadku adiabatycznego , które wynosi około 9,8 °C na kilometr (lub 5,4 °F [3,0 °C] na 1000 stóp) wysokości.
Zauważ, że obecność wody w atmosferze komplikuje proces konwekcji. Para wodna zawiera utajone ciepło parowania . Gdy powietrze unosi się i ochładza, w końcu staje się nasycone i nie może utrzymać odpowiedniej ilości pary wodnej. Skrapla się para wodna (tworząc zmienne ) oraz uwalnia ciepło, który zmienia się szybkość wygasają z suchym adiabatycznego szybkości upływ do wilgotnej adiabatycznego gradient adiabatyczny (5,5 ° C na kilometr lub 3 ° C [1,7 ° C] na 1000 stóp). Jako średnia Międzynarodowa Organizacja Lotnictwa Cywilnego (ICAO) wyznacza międzynarodowy atmosferze standardowej (ISA) w temperaturze gradient adiabatyczny 6,49 ° C na kilometr (3,56 ° F na 1,000 stóp). Rzeczywisty wskaźnik poklatków może się różnić w zależności od wysokości i lokalizacji.
Na koniec zauważ, że tylko troposfera (do około 11 kilometrów (36 000 stóp) wysokości) w atmosferze ziemskiej podlega zauważalnej konwekcji; w stratosferze konwekcja pionowa jest niewielka.
Wpływ na organizmy
Ludzie
Medycyna uznaje, że wysokości powyżej 1500 metrów (4900 stóp) zaczynają wpływać na ludzi i nie ma zapisów, aby ludzie żyli na ekstremalnych wysokościach powyżej 5500-6000 metrów (18000-19700 stóp) przez ponad dwa lata. Wraz ze wzrostem wysokości, zmniejszenie ciśnienia atmosferycznego, co ma wpływ na ludzi przez zmniejszenie ciśnienia cząstkowego z tlenem . Brak tlenu na wysokości powyżej 2400 metrów (8000 stóp) może powodować poważne choroby, takie jak choroba wysokościowa , wysokogórski obrzęk płuc i wysokogórski obrzęk mózgu . Im wyższa wysokość, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia poważnych skutków. Organizm ludzki może przystosować się do dużej wysokości , szybciej oddychając, mając wyższe tętno i dostosowując skład chemiczny krwi. Przystosowanie się do dużej wysokości może zająć dni lub tygodnie. Jednak powyżej 8000 metrów (26 000 stóp) (w „ strefie śmierci ”) aklimatyzacja wysokościowa staje się niemożliwa.
Istnieje znacznie niższy ogólny wskaźnik śmiertelności dla stałych mieszkańców na większych wysokościach. Dodatkowo, w Stanach Zjednoczonych istnieje zależność dawka-odpowiedź między rosnącym wzrostem a spadkiem częstości występowania otyłości. Ponadto niedawna hipoteza sugeruje, że duża wysokość może chronić przed chorobą Alzheimera poprzez działanie erytropoetyny, hormonu uwalnianego przez nerki w odpowiedzi na niedotlenienie. Jednak ludzie żyjący na wyższych wysokościach mają statystycznie istotnie wyższy wskaźnik samobójstw. Przyczyna zwiększonego ryzyka samobójstwa jest do tej pory nieznana.
Sportowcy
Dla sportowców duża wysokość daje dwa przeciwstawne efekty na wydajność. W konkurencjach wybuchowych (sprinty do 400 metrów, skok w dal , trójskok ) zmniejszenie ciśnienia atmosferycznego oznacza mniejszy opór atmosferyczny, co generalnie wpływa na poprawę wyników sportowych. W przypadku zawodów wytrzymałościowych (wyścigi na dystansie 5000 metrów lub więcej) dominującym efektem jest zmniejszenie ilości tlenu, co generalnie zmniejsza wydajność sportowca na dużych wysokościach. Organizacje sportowe uznają wpływ wysokości na wyniki: na przykład Międzynarodowe Stowarzyszenie Federacji Lekkoatletycznych (IAAF) oznacza literą „A” rekordowe wyniki osiągnięte na wysokości powyżej 1000 metrów (3300 stóp).
Sportowcy mogą również skorzystać z aklimatyzacji wysokościowej, aby zwiększyć swoje wyniki. Te same zmiany, które pomagają organizmowi radzić sobie na dużych wysokościach, zwiększają wydajność na poziomie morza. Zmiany te są podstawą treningu wysokościowego, który stanowi integralną część treningu sportowców w wielu dyscyplinach wytrzymałościowych, w tym lekkoatletyce, biegach długodystansowych, triathlonie, kolarstwie i pływaniu.
Inne organizmy
Zmniejszona dostępność tlenu i obniżona temperatura sprawiają, że życie na dużych wysokościach jest wyzwaniem. Pomimo tych warunków środowiskowych, wiele gatunków zostało z powodzeniem zaadaptowanych na dużych wysokościach . Zwierzęta wykształciły adaptacje fizjologiczne w celu zwiększenia pobierania i dostarczania tlenu do tkanek, które mogą być wykorzystywane do podtrzymania metabolizmu. Strategie stosowane przez zwierzęta w celu przystosowania się do dużych wysokości zależą od ich morfologii i filogenezy . Na przykład małe ssaki stają przed wyzwaniem utrzymania ciepła ciała w niskich temperaturach, ze względu na ich mały stosunek objętości do powierzchni. Ponieważ tlen jest wykorzystywany jako źródło metabolicznej produkcji ciepła, hipoksja hipobaryczna na dużych wysokościach jest problematyczna.
Istnieje również ogólna tendencja do mniejszych rozmiarów ciała i mniejszego bogactwa gatunków na dużych wysokościach, prawdopodobnie z powodu niższych ciśnień parcjalnych tlenu. Czynniki te mogą zmniejszać produktywność w siedliskach położonych na dużych wysokościach, co oznacza, że do konsumpcji, wzrostu i aktywności będzie mniej energii.
Jednak niektóre gatunki, takie jak ptaki, rozwijają się na dużych wysokościach. Ptaki rozwijają się dzięki cechom fizjologicznym, które są korzystne dla lotów na dużych wysokościach.
Zobacz też
- W pobliżu kosmosu
- Atmosfera Ziemi
- Narożnik trumny (aerodynamika) Na większych wysokościach gęstość powietrza jest mniejsza niż na poziomie morza. Na określonej wysokości bardzo trudno jest utrzymać samolot w stabilnym locie.
- Miernik pionowy
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- "Kalkulator ciśnienia na wysokości" . Apex (wyprawy z fizjologii wysokościowej) . Pobrano 8 sierpnia 2006 .
- „Wyścig do stratosfery” . Amerykańska Komisja Stulecia Lotów. Zarchiwizowane z oryginału w dniu 9 marca 2006 roku . Źródło 25 stycznia 2006 .
- Baza danych surowych danych ETOPO2 do pobrania (siatka 2 minut)
- Baza danych surowych danych ETOPO5 do pobrania (siatka 5 minut)
- Oblicz prawdziwą wysokość za pomocą tych aplikacji JavaScript
- Znajdź wysokość dowolnego miejsca