Atmosfera wzorcowa

Ciśnienie i temperatura w atmosferze wzorcowej ISA 1976

Atmosfera wzorcowa, atmosfera standardowa (ang. International Standard Atmosphere, ISA) – pionowy, umowny rozkład ciśnienia, temperatury, gęstości i lepkości kinematycznej powietrza oraz prędkości dźwięku przyjęty za wzorzec międzynarodowy do porównywania wyników badań statków powietrznych i zespołów napędowych przeprowadzanych w różnych warunkach. Parametry atmosfery wzorcowej są obliczane przy założeniu, że atmosfera jest układem statycznym, powietrze jest gazem suchym, a jego skład chemiczny nie zależy od wysokości. Ponadto przyjmuje się stałe wartości graniczne dla wysokości równej poziomowi morza:

• temperatura: ${\displaystyle T_{0}}$ = 288,15 K (15 °C)
• ciśnienie: ${\displaystyle p_{0}}$ = 1013,25 hPa
• gęstość: ${\displaystyle \rho _{0}}$ = 1,2255 kg/m³
• lepkość kinematyczna: ${\displaystyle \nu _{0}}$ = 1,461·10⁻⁵ m²/s
• prędkość dźwięku: ${\displaystyle a_{0}}$ = 340,3 m/s
• pionowy gradient temperatury do 11 km wynoszący –6,5 K/km (°C/km), od 11–20 km temperatura jest stała (–56,5 °C), a od 20 do 32 km dodatni gradient wynoszący 1 K/km (°C/km).

Do obliczania parametrów atmosfery wzorcowej do 11 000 m przyjmuje się wzory:

• temperatura: ${\displaystyle T=T_{0}-6{,}5{\frac {\text{K}}{\text{km}}}}$
• ciśnienie: ${\displaystyle p=p_{0}\cdot \left(1-{\frac {H}{44\ 300}}\right)^{5{,}256}}$
• gęstość: ${\displaystyle \rho =\rho _{0}\cdot \left(1-{\frac {H}{44\ 300}}\right)^{4{,}256}}$
• prędkość dźwięku: ${\displaystyle a=a_{0}\cdot {\sqrt {\frac {T}{288}}}.}$

Wiele przyrządów jest skalowanych przy założeniu atmosfery wzorcowej, np. wysokościomierze barometryczne wskazujące wysokość na podstawie ciśnienia statycznego.

Warstwy atmosfery wzorcowej

Model ISA dzieli atmosferę na warstwy według liniowych zmian temperatury z wysokością (stałego gradientu temperatury)^[1]. Inne wartości są obliczane z podstawowych stałych fizycznych i relacji między nimi. Standard składa się z tabeli wartości w podstawie warstwy, gradientu temperatury w warstwie^[2][3].

Warstwy według ISA

Warstwa	Nazwa sfery	Geopotencjalna wysokość podstawy ${\displaystyle h}$ (w m)	Wysokość podstawy geometryczna ${\displaystyle z}$ (w m)	Gradient temperatury (w °C/km)	Temperatura podstawy ${\displaystyle T}$ (w °C)	Ciśnienie w podstawie ${\displaystyle p}$ (w Pa)
0	troposfera	0,0	0,0	−6,5	15,0	101 325
1	tropopauza	11 000	11 019	+0,0	−56,5	22 632
2	stratosfera	20 000	20 063	+1,0	−56,5	5474,9
3	stratosfera	32 000	32 162	+2,8	−44,5	868,02
4	stratopauza	47 000	47 350	+0,0	−2,5	110,91
5	mezosfera	51 000	51 413	−2,8	−2,5	66,939
6	mezosfera	71 000	71 802	−2,0	−58,5	3,9564
7	mezopauza	84 852	86 000	–	−86,2	0,3734

Przypisy

1. Gyatt, Graham (2006-01-14): „The Standard Atmosphere”. A mathematical model of the 1976 U.S. Standard Atmosphere.
2. D.J. Auld, K. Srinivas: Properties of the Atmosphere. 2008. [dostęp 2010-12-11].
3. G.K. Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge Univ. Press, 1967.

Linki zewnętrzne

• http://www.desktopaero.com/appliedaero/appendices/stdatm.html – Standard Atmosphere Computations
• https://web.archive.org/web/20081027161831/http://aero.stanford.edu/StdAtm.html – Standard Atmosphere Computations

Encyklopedie internetowe (reference atmospheric model):

• PWN: 3872129
• БРЭ: 1837730
• SNL: ISA_-_Den_internasjonale_standardatmosfæren, standardatmosfære_-_atmosfærisk_modell