Как атмосферное давление влияет на артериальное?

Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на поверхность нашей планеты, те предметы, которые в нем находятся. Создается оно гравитационным полем Земли. Рассмотрим, как взаимосвязаны атмосферное и артериальное давление, что такое циклоны и антициклоны, как они влияют на самочувствие человека. Разберемся, кто входит в группу риска по метеочувствительности, как ее лечить.

Нормальное АД для человека

Атмосфера – это смесь газов с определенной плотностью. Они обладают способностью притягиваться к поверхности Земли, при этом всем своим весом давят на человека. Норма – 15 тонн (1,033 кг/см2). Это серьезная цифра, которую каждый человек переносит по-своему. Балансируют такую нагрузку биологические жидкости организма, насыщенные кислородом.

Если сила влияния воздушного столба меняется, равновесие нарушается, человек реагирует, прежде всего, колебаниями артериального давления, ухудшением самочувствия.

Эталонным признано давление атмосферы 760 мм рт. столба при температуре +15 *С на уровне моря в районе Парижа. Такие цифры редко фиксируются у поверхности Земли. В низинах или горах давление разное.

Есть специальная формула, согласно которой, каждый километр подъема над уровнем моря снижает АД на 13% от исходной величины. Если речь идет о спуске в шахту, например, отмечается рост показателя в той же пропорции. Влияет на ситуацию климат, температура, время суток.

Нормальным давлением воздуха для человека считается то, которое обеспечивает ему комфортное существование. В разных регионах планеты оно разное, поскольку сработали адаптационные возможности человека, позволив ему приспособиться к конкретным климатическим и погодным условиям. Например, равнины или холмы, которые занимают большую часть территории России, оптимальными для человека делают цифры от 720 до 780 единиц.

Что делать

Поддерживать нормальный уровень артериального давления и корректировать его при необходимости. В первую очередь следует измерять его не менее двух раз в сутки.

Важно минимизировать отрицательное влияние погодных условий на человеческий организм и поддержать нормальное самочувствие.

В этом отлично помогут:

  1. полноценный крепкий сон;
  2. сбалансированное питание;
  3. занятия спортом и зарядкой;
  4. пешие прогулки на свежем воздухе.

Влияние на человека

Смена погоды или колебания давления вызывают у каждого индивидуальную реакцию. Она зависит от склонности пациентов к гипер- или гипотонии. Понижение атмосферного давления приводит к недостатку кислорода в воздухе. Как результат такой гипоксии у пациентов наблюдается гипотония, замедление скорости кровотока. Появляются головные боли, одышка, чувство разбитости, нарушается функционирование сердечно-сосудистой системы. Высокое давление воздушного столба вызывает противоположную реакцию.

Влияние атмосферного давления на артериальное проявляется тремя вариантами:

  • как прямая зависимость – то есть, при повышении одного – повышается другое, при понижении АД снижается и артериальное (это реакция гипотоников);
  • частично обратная – с изменением атмосферного за ним следует только систолическое или только диастолическое (это реакция нормотоников – людей с нормальным АД);
  • обратная зависимость – снижение АД ведет к росту артериального и наоборот (это реакция гипертоников).

Повышенное АД и гипертония

Из-за специфического движения воздуха влиянию антициклона подвержены люди с повышенным и пониженным артериальным давлением. Антициклон приносит с собой безоблачную погоду, снижение влажности и стабилизацию температуры. В больших городах безветренная и ясная погода приводит к повышению загазованности воздуха с одновременным понижением уровня кислорода. Все это влияет на сокращение в крови лейкоцитов.

Такие изменения в погодной обстановке негативно сказываются на организме гипертоника:

  • Возникает шум в ушах,
  • Возникают фотопсии,
  • Появляется одышка,
  • Появляется кровь из носа. При давлении ее бывает сложно остановить самостоятельно,
  • Наблюдаются сбои в работе сердечной системы, учащается пульс,
  • Появляется чувство беспричинного страха,
  • Нарушается сон.

Резкое повышение АД при смене погоды может закончиться обмороком, тромбозом или гипертоническим кризом.

Группы риска

Аномально высокое атмосферное давление вызывает ухудшение самочувствия, снижение работоспособности у большого числа пациентов, которых объединяют несколько групп риска:

  • с патологией сердца и сосудов – колебания АД вызывают декомпенсацию сердечно-сосудистой системы, мозгового кровообращения с развитием прединфарктов, прединсультов, гипертонических и гипотонических кризов, атеросклеротические изменения могут привести к разрыву сосудов, тромбоэмболии;
  • с кожными заболеваниями – высокое воздушное давление обезвоживает кожу, заставляя ее тратить много энергии на «обогрев»: дерма сохнет, шелушится, трескается, что вызывает обострение хронических дерматозов, трофических язв, иногда возникают обморожения, холодовая крапивница;
  • с заболеваниями пищеварительного тракта – спазм артерий желудка, кишечника, желчевыводящих путей, поджелудочной провоцирует обострение хронических патологий;
  • с синдромом гиподинамии – пациенты, ведущие малоподвижный образ жизни, одним из способов преодоления холода считают физическую нагрузку, но гипоксия и отсутствие тренированности приводят к нежелательным последствиям: одышка, скачки АД, прединфаркт;
  • с заболеваниями органов дыхания – ХОБЛ (обструктивная болезнь легких), астма, легочная гипертензия обостряются, провоцируя бронхиты, пневмонии, легочную недостаточность;
  • с поражением ЦНС – состояние после инсульта может привести к рецидиву повреждения головного мозга, провоцирует депрессию, мысли о суициде;
  • с психическими заболеваниями – колебания атмосферного воздуха провоцируют психозы, психоневрозов, обострение шизофрении, маниакально-депрессивных состояний.

Метеочувствительность, метеозависимость и другие реакции на погоду

Нетипичная реакция организма на погоду, климат называется метеозависимостью. Ее более мягкая разновидность – метеочувствительность, жесткий вариант – метеопатия. У пациентов с такой особенностью ветер, солнце, мороз, изменения в атмосфере вызывают ряд симптомов:

  • сонливость:
  • озноб;
  • рассеянность;
  • нервозность;
  • легкая головная боль или мигрень;
  • загрудинные боли;
  • тахикардия;
  • скачки давления;
  • обострение хронических соматических заболеваний, травм.

Все симптомы разной степени интенсивности. Особое состояние, при котором пациент сам вызывает у себя ухудшение самочувствия, при первых признаках циклона или антициклона – это метеоневроз, особое невротическое расстройство. Симптомы патологии аналогичны метеозависимости. Занимается изучением такого состояния биометеорология, по данным которой у каждого седьмого из 10 жителей Земли, есть признаки метеочувствительности, независимо от пола, возраста.

Различают 5 типов колебаний атмосферного воздуха, влияющих на здоровье пациентов:

  • индифферентный – человек не ощущает колебаний атмосферы;
  • тонизирующий – колебания воздуха благотворно влияют на гипотоников, пациентов с хронической кислородной недостаточностью, ишемией сердца, сосудов;
  • спастический – рост атмосферного давления приводит к увеличению кислорода в воздухе, спазмирует сосуды, что провоцирует головные боли, скачки АД, гипертонические кризы;
  • гипотензивный – низкое АД ведет к падению концентрации кислорода в воздухе, снижает тонус сосудов, приводит к падению артериального давления, при этом гипертоники чувствуют себя хорошо, а гипотоники – напротив;
  • гипоксимический – на фоне жары падает концентрация кислорода воздуха, что приводит к гипоксии, кислородной недостаточности с развитием энцефалопатий, коллапсов, летального исхода.

Метеопатия и метеозависимость

Особенно остро ощущают перемену АД гипертоники и гипотоники. Болезненно реагируют на капризы погоды и люди, страдающие от эндокринных и сосудистых заболеваний.

Негативную реакцию организма на перемену погоды называют метеопатией.

Ею страдают около 20% здоровых людей, и около 70% больных гипертонией 2 и 3 степени. Приступы метеопатии могут продолжаться от нескольких часов до нескольких дней. А степень реакции на перемену погоды напрямую зависит от индивидуальной чувствительности человека.

  1. Первичная степень метеопатии характеризуется ухудшением самочувствия и настроения.
  2. Вторичная степень называет метеозависимостью, и часто ее симптомы проявляются еще до перемены в погоде.

Симптоматика:

  • Сильные головные боли,
  • Слабость,
  • Апатия,
  • Сонливость,
  • Сердце бьется чаще,
  • Влажные ладони,
  • Озноб,
  • Нарушение сна,
  • Частые и внезапные перемены настроения.

Третичная степень — метеоневроз. Отличается депрессивным психозом. Обычно проявляется осенью, когда сокращается световой день, и продолжается до середины весны.

Для людей, страдающих от гипертонии, важен также уровень температуры и влажности. При сухом воздухе одинаково легко переносится жара и холод. Повышенная влажность воздуха хуже переносится пожилыми людьми, а также теми, у кого диагностирован атеросклероз сосудов, заболевания сердца и легких. Если уровень влажности превышает 80%, то учащаются случаи обострения заболеваний и сердечные приступы.

Причины и симптомы метеозависимости

Распространенные причины зависимости от погодных условий:

  • Хронические заболевания сосудов, печени, сердца, головного мозга,
  • Пониженный иммунитет,
  • Гиподинамия,
  • Проблемы с деятельностью центральной нервной системы,
  • Возраст,
  • Снижение эластичности и проходимости кровеносных сосудов,
  • Плохая экологическая обстановка.

Резкая перемена погоды приводит к:

  • Головокружениям,
  • Сонливости,
  • Вялости,
  • Болям в суставах,
  • Сильным головным болям,
  • Чувству тревожности, страха,
  • Резким переменам настроения,
  • Тошноте,
  • Ухудшению работы ЖКТ,
  • Учащенному сердцебиению,
  • Снижению концентрации внимания.

Атмосферное давление и гипертония

Антициклон или ясная сухая погода без ветра сопровождает высокое давление (более 755 единиц). В мегаполисах, городах, поселках это чревато скоплением вредных примесей в атмосфере. Гипертоники в таких условиях чувствуют себя особенно плохо. Они испытывают:

  • частое сердцебиение на фоне резкого подъема АД;
  • появляется пунцовость щек;
  • слабость;
  • голова пульсирует;
  • перед глазами мелькают «мушки».

Все это признаки надвигающегося апоплексического удара или геморрагического инсульта. Риск его развития тем больше, чем старше пациент. Снижение иммунитета делает пациента уязвимым для любых инфекций. Врачи рекомендуют покой и легкую пищу до нормализации атмосферных колебаний. Циклон с низким давлением воздушных масс переносится гипертониками хорошо.

Читайте также: как безопасно снизить повышенное давление

Как вести себя метеочувствительным людям?

Метеозависимые люди физически не могут среагировать на быстро меняющиеся климатические условия и привыкнуть к ним. Такая особенность их организма может быть следствием нарушений в функционировании нервной системы, сбоя в работе иммунитета, нарушений в щитовидной железе.

Но все же они могут заранее принять меры профилактики, чтобы смена погоды прошла для них максимально комфортно и без последствий.

Для этого важно ежедневно слушать погодную сводку, чтобы знать заранее о надвигающемся циклоне или антициклоне. Исходя из полученной информации, принять профилактические меры. Рекомендации будут отличаться в зависимости от того, человек является гипертоником или гипотоником.

При погодных условиях, неблагоприятных для гипотоников, им нужно:

  • спать по 8-9 часов в сутки;
  • выпивать не менее 2 л негазированной воды в день;
  • воспользоваться контрастным душем – поочередно постоять две минуты под горячей водой и две минуты под холодной;
  • выпить кружку крепкого кофе или заменить ее таблеткой Цитрамона;
  • больше есть овощей и фруктов, содержащих в большом количестве аскорбиновую кислоту и бета-каротин;
  • для улучшения общего состояния здоровья принять средства растительного происхождения для поднятия тонуса и иммунитета: женьшень, зверобой, элеутерококк, грецкие или кедровые орехи;
  • помассировать голову и шейно-воротниковую область для снятия болевого синдрома;
  • снизить физические нагрузки.

Рекомендации для гипертоников:

  • уделить время полноценному сну (не менее 8 часов);
  • ограничить употребление соли, крепких кофейных и чайных напитков;
  • включить в рацион питания фрукты с повышенным содержанием калия;
  • минимизировать или вовсе исключить физические тренировки;
  • в течение дня делать замеры артериального давления, в случае высокого роста показателей необходимо принять средства с гипотензивным эффектом;
  • во время жары стараться находиться в прохладном кондиционированном помещении;
  • исключить полеты на самолете, подъемы на высоту.

Автор статьи: Дмитриева Юлия (Сыч) — В 2014 году с отличием окончила Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского. В настоящее время работает врачом-кардиологом 8 СГКБ в 1 к/о.

Циклоны, антициклоны и гипотония

Влажность и осадки – это прерогатива циклона. Он сопровождает низкое давление. Чем оно ниже, тем хуже чувствуют себя гипотоники. Воздух перенасыщен углекислым газом, кислорода почти нет, это провоцирует:

  • медленный кровоток, брадикардию;
  • гипоксию тканей, органов;
  • одышку;
  • сонливость;
  • рост внутричерепного давления, мигрень.

Крайне негативный сценарий – гипотонический криз, чтобы избежать этого необходимо пить много чистой воды (не менее 2 л/день), тонизировать себя кофе, контрастным душем.

Лечение метеозависимости

Терапия метеочувствительности относится к исключительной прерогативе врача. Самолечение опасно из-за непредсказуемых последствий. Врач назначит лекарства в зависимости от обострившихся заболеваний, которые необходимо купировать.

Внутричерепное давление хорошо снижает гомеопатический Лимфомиозот, стимулирует мозговую активность – Луцетам, Кавинтон.

Читайте также: препараты нормализующие давление

Обычно схему принятия препаратов отрабатывают в процессе лечения гипертонии или гипотонии, поэтому смена погоды – сигнал для приема уже проверенных средств.

Аделина Павлова Медсестра общего профиля. Более 40 лет рабочего стажа. Копирайтер на пенсии.

Земная атмосфера находится в непрерывном движении. Поэтому были разработаны гипотетические модели, которые приблизительно показывают поведение атмосферы, если воздух не содержит пыли и влаги, а также нет ветра и возмущений. Эти модели известны под названием «стандартная атмосфера». Они необходимы для расчетов и проектирования воздушных судов, для изучения их характеристик, для сравнения результатов испытаний воздушных судов и для решения многих других задач в авиации и других отраслях науки и техники.

Концепция стандартной атмосферы была разработана для стандартизации и унификации калибровки высотомеров, для изучения характеристик авиационных двигателей, при разработке которых очень важно точно знать величины плотности и давления воздуха, температуры атмосферы на среднем уровне моря, а также их распределение по высоте. Международная стандартная атмосфера (ISA) является одной из таких моделей. Международная организация по стандартизации (ISO) опубликовала эту модель в качестве международного стандарта ISO 2533:1975. Организации по стандартизации разных стран публикуют собственные атмосферные модели, основанные на стандарте ISA. Широко известным стандартом атмосферы является Стандартная атмосфера США 1976 г., в которой используется модель атмосферы, основанная на стандарте ISA. Различие между этими двумя моделями имеются на высотах более 86 км, которые в данном калькуляторе не рассматриваются. В России используется ГОСТ 4401-81 «Атмосфера стандартная. Параметры», также основанный на стандарте ISA.

Земная атмосфера находится в постоянном движении

Определения, константны и формулы, используемые в расчетах

Высота и эшелон полета

Современный высотомер с барабанным цифровым счетчиком, установленный на самолете Fokker 100. В двух окнах показано значение давления в гектопаскалях и дюймах ртутного столба, которое вводится путем вращения ручки кремальеры (слева внизу)

Несмотря на то, что эшелон и высота полета измеряются в одних и тех же единицах длины (метрах, километрах, футах и милях), они являются разными физическими величинами:

  • Высота полета — вертикальное расстояние объекта от среднего уровня моря, измеренное с помощью прибора для измерения длины или расстояния, например, лазерного дальномера или радиовысотомера.
  • Эшелон — условная вертикальная стандартная высота, рассчитанная по давлению, обозначаемая в сотнях футов с добавлением букв FL (англ. Flight Level — эшелон). Например, эшелон 34 000 футов обозначается как FL340. Эшелон измеряется с помощью прибора для измерения давления (например, барометрического высотомера, который фактически является точным барометром, откалиброванным в единицах высоты). При подготовке к взлету высотомер устанавливается на нулевую высоту. Когда самолет поднялся достаточно высоко (на высоту перехода), летчик устанавливает на высотомере стандартное давление 29,921 дюйма ртутного столба или 1013,25 гектопаскалей. При подготовке к посадке самолета, летчик должен на небольшой высоте (в разных юрисдикциях она может быть от 3000 до 18000 футов над уровнем моря установить на высотомере давление в аэропорту назначения, чтобы высотомер показывал при приземлении реальную высоту над уровнем моря.

Механический высотомер с ручкой установки барометрического давления измеряет атмосферное давление на приемнике статического давления, расположенном на обшивке борта самолета. Он откалиброван так, чтобы показывать давление в единицах высоты над уровнем моря. Перед взлетом и посадкой летчик получает от диспетчера величины давления на взлетно-посадочной полосе и устанавливает их в окошке, поворачивая ручку кремальеры.

Селектор радиуса Земли R⊕

В селекторе используется четыре константы радиуса Земли:

Средний радиус Земли, определенный Всемирной геодезической системой координат WGS-84: R₁ = 6371,0088 км.

Средний радиус Земли, определенный в Стандартной атмосфере США: R₀ = 6356,766 км.

Экваториальный радиус Земли (большая полуось), определенный Всемирной геодезической системой координат WGS-84: a = 6378,1370 км.

Полярный радиус Земли (малая полуось), определенный Всемирной геодезической системой координат WGS-84: b = 6356,7523142 км.

А — экваториальный, В — полярный и С — средний радиус Земли; С = (2А + В)/3

Удельная газовая постоянная для сухого воздуха Rsp

Удельная газовая постоянная для сухого воздуха Rsp определяется как универсальная газовая постоянная, отнесенная к молярной массе сухого воздуха. В Стандартной атмосфере США 1976 г. и в ГОСТ 4401-81 «Стандартная атмосфера. Параметры» универсальная газовая постоянная определена как R* = 8314,32 Н м кмоль⁻¹ K⁻¹. Следовательно, удельная газовая постоянная для сухого воздуха в Дж K⁻¹ кг⁻¹ рассчитывается как

Стаднартное ускорение свободного падения

Стандартное ускорение свободного падения определяется международным стандартом ISO 80000-3 «Величины и единицы. Часть 3. Пространство и время»: g₀ = 9,80665 м/с² или 32,17405 фут/с². Несмотря на то, что ускорение свободного падения в разных местах Земли различное, для измерений всегда используется указанная выше стандартная величина.

Геопотенциальная высота

Сила тяготения зависит от высоты и широты места. Переход от геометрической высоты к геопотенциальной устраняет переменную — ускорение свободного падения. Геопотенциальная высота — это вертикальная координата относительно среднего уровня моря, вычисленная из геометрической высоты (измеренной с помощью прибора для измерения длины) с учетом изменения ускорения свободного падения в зависимости от высоты и широты. Иными словами, геопотенциальная высота — это высота, учитывающая силу тяжести. При этом изменение силы тяжести от широты места малó и не учитывается. Геопотенциальная высота является мерой удельной потенциальной энергии на данной геометрической высоте относительно поверхности Земли. Она используется в метеорологии и авиации. Соотношение между геометрической H и геопотенциальной высотой Z определяется следующей формулой (формула 18 в 1976 USSA), которая используется в этом калькуляторе

Например, для максимальной геометрической высоты, которую позволяет рассчитать этот калькулятор (Z = 86 км), соответствующая геопотенциальная высота будет H = 84,852 км. В калькуляторе геопотенциальная высота рассчитывается до определения температуры и давления.

Скорость звука

Скорость звука в воздухе около 343 м/с, или 1,235 км/час, или 767 миль в час. Это означает, что звук может проходить в воздухе один километр за 3 секунды или милю за 5 секунд. Скорость звука в воздухе зависит главным образом от его температуры; зависимость от частоты звуковых колебаний и давления воздуха пренебрежимо мала.

Конденсация влаги при околозвуковой скорости

Если предположить, что воздух сухой и что он является идеальным газом при относительно низком давлении и плотности, что имеет место в стандартных условиях на уровне моря, а также предположить, что температура ниже или равна комнатной, то скорость звука определяется по следующей формуле, которая используется в этом калькуляторе:

Здесь γ — рассматриваемый ниже показатель адиабаты, R = 287,052 Дж·кг⁻¹·K⁻¹ — удельная газовая постоянная и T — абсолютная температура воздуха в кельвинах.

Показатель адиабаты газа, называемый также коэффициентом Пуассона и фактором изоэнтропийного расширения, обозначается греческой буквой γ (гамма) и является отношением теплоемкости при постоянном давлении Cp к теплоемкости при постоянном объеме Cv

Для сухого воздуха при °C, γ=1,40.

Зависимость силы тяжести от высоты

Зависимость гравитационного ускорения Gh от высоты h приблизительно определяется следующей формулой, которая используется в этом калькуляторе:

Здесь

g0 — стандартное ускорение свободного падения. Например, ускорение свободного падения на максимальной для этого калькулятора геометрической высоте 86 км равно Gh = 0,9874·g0, то есть разница очень мала.

Зависимость температуры от высоты

В тропосфере температура воздуха уменьшается с увеличением высоты. В Международной стандартной атмосфере, Стандартной атмосфере США 1976 г. и ГОСТ 4401-81 скорость уменьшения температуры (вертикальный температурный градиент) равна 6,5 К/км от уровня моря до 11 км или 36089 футов. В тропопаузе (слое атмосферы от 11 до 20 км или 65617 футов) температура постоянная и равна to –56.5 °C (–69.7 °F или 216.7 K). В ионосфере, от 20 до 32 км или 104987 футов скорость уменьшения температуры (вертикальный градиент) равна 1,0 K/км. Температурные градиенты приведены ниже в таблице до высоты 86 км (геопотенциальной высоты 84,85 км). Таблица приводится по документу USSA 1796.

Таблица 1

Слой атмосферы Диапазон геопотенциальных высот (км) Номер диапазона, b Базовая геопотенциальная высота над средним уровнем моря, Hb (км) Базовое статическое давление, Pb (Па) Базовая температура, Tb (K) Базовый вертикальный температурный градиент на километр геопотенциальной высоты Lb (K/км)
Тропосфера 0–11 0 0 101325 288.15 –6.5
Тропопауза (стратосфера I) 11–20 1 11 22632.06 216.65 0.0
Стратосфера II 20–32 2 20 5474.889 216.65 +1.0
Стратосфера III 32–47 3 32 868.0187 228.65 +2.8
Стратопауза (мезосфера I) 47–51 4 47 110.9063 270.65 0
Мезосфера II 51–71 5 51 66.93887 270.65 –2.8
Мезосфера III 71–84.9 6 71 3.956420 214.65 –2.0
7 84.852 0.3734 186.87

«Базовый» в этой таблице означает величину на нижней границе диапазона высот. Отрицательный градиент означает уменьшение температуры с высотой, а положительный — ее увеличение. Большее значение градиента означает, что при увеличении высоты воздух охлаждается (нагревается) сильнее.

Для определения зависимости температуры от высоты:

  • определите геопотенциальную высоту по геометрической высоте;
  • определите номер интервала, b;
  • определите температуру TM на геопотенциальной высоте H от поверхности до 84,85 км с помощью семи последовательных линейных уравнений в различных интервалах высоты. Для этого вставьте в формулу ниже значения из таблицы 1

Здесь

Hb — базовая геопотенциальная высота (Табл. 1),

Tb — базовая температура,

Lb базовый вертикальный температурный градиент

Температура TM называется молекулярной температурой, определяемой как

Здесь T — кинетическая температура, то есть температура воздуха, которую обычно измеряют термометром. Она является функцией скорости движения молекул газа в земной атмосфере. M0 — молекулярная масса воздуха на уровне моря и MH — молекулярная масса воздуха на высоте H. На высотах до 100 км молекулярная масса воздуха остается постоянной, поэтому молекулярная температура равна кинетической температуре.

Отклонение температуры от стандартного значения. Конечно, реальная атмосфера никогда не соответствует стандартной. Изменения температуры влияют на плотность воздуха и, следовательно, на его давление и вес. В холодном воздухе давление уменьшается с высотой быстрее, чем в горячем. В жаркий день вся атмосфера и график зависимости температуры от высоты будут смещены (см. график ниже), так как отклонение температуры будет прибавлено к кривой температуры и летчики, которые используют барометрические приборы для измерения высоты полета должны помнить, что в жаркий день геометрическая высота их самолета будет больше, чем показанная на высотомере. И, наоборот, в холодный день реальная высота будет меньше, чем показанная на высотомере.

Зависимость температуры, плотности и давления воздуха от геопотенциальной высоты. Синий график — давление, оранжевый — плотность при отклонении температуры от стандартной +20 °C, фиолетовый — плотность при отклонении 0 °C, зеленый — температура, отклонение +20 °C, красный — температура, отклонение °C.

Если самолет входит в зону, где температура значительно ниже, чем стандартная по ISA (+15 °C на уровне моря), высотомер покажет завышенную высоту, что опасно. Чтобы учесть отклонение от стандартной атмосферы, в калькуляторе имеется поле Отклонение температуры от стандартного значения, которое можно использовать, например, для анализа или прогноза летно-технических характеристик воздушного судна в жаркий день. Следует помнить, что отклонение температуры — это температурный интервал и при преобразовании градусов Цельсия или кельвинов в градусы Фаренгейта или Ранкина нужно использовать только масштабирующий коэффициент 1 К = 1 °C = 9/5 °F = 1.8 °F = 1.8 °R. Для преобразования можно также воспользоваться нашим калькулятором температурных интервалов.

Зависимость давления от высоты

В ISA, USSA и ГОСТ 4401-81 для моделирования зависимости давления и плотности воздуха от высоты используется барометрическая формула и данные таблицы 1. Для определения зависимости давления от высоты в различных слоях атмосферы используются два выражения.

Если базовый вертикальный градиент температуры Lb нулевой, то используется формула

Если же базовый вертикальный градиент температуры Lb отличен от нуля, то используется формула

или

В этих уравнениях все величины с индексом b берутся из таблицы 1:

Pb — базовое статическое давление в слое b в паскалях

Tb — базовая температура в слове b в кельвинах

Lb — базовый вертикальный градиент температуры в слое b в К/м

Hb — базовая геопотенциальная высота слоя b в метрах

H — геопотенциальная высота над уровнем моря в метрах

R* = 8,31432·10³ Н м кмоль⁻¹ K⁻¹ — универсальная газовая постоянная

g0 = 9,80665 м/с² — гравитационное ускорение

M = 0.0289644 кг/моль — молярная масса земной атмосферы

TM — молекулярная температура на высоте H, определенная выше:

Плотность воздуха

Плотность воздуха — это масса воздуха на единицу объема. Она обозначает греческой буквой ρ и измеряется в in кг/м³ в СИ или фунт/фут³ в традиционных единицах. В ISA и USSA плотность воздуха при стандартном давлении 1013,25 гПа и температуре 15 °С равна 1,225 кг/м³ или 0,0765 фунт/фут³. На плотность воздуха влияет не только температура и давление, но также и количество воды в воздухе. Чем больше водяного пара содержится в воздухе тем ниже его плотность.

Плотность воздуха зависит от температуры и давления. При «стандартных» температуре и давлении значение плотности воздуха зависит от используемого стандарта. В Международной стандартной атмосфере (ISA) плотность сухого воздуха определяется как 1,225 кг/м³ или 0,0765 фунт/фут³. Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) определяет стандартную плотность сухого воздуха иначе: она равна 1,2754 кг/м³ or 0,0796 фунт/фут³ при 1000 гПа и 0 °C.

В этом калькуляторе мы рассматриваем только сухой воздух. Плотность сухого воздуха ρ рассчитывается с использованием идеального газа с учетом давления, определенного для данной высоты по следующей формуле:

Здесь:

p — абсолютное давление в паскалях (Па),

T — абсолютная температура воздуха в кельвинах (K) и

R = 287,052 Дж·кг⁻¹·K⁻¹ — удельная газовая постоянная.

Отметим, что поскольку мы рассматриваем воздух как идеальный газ, не содержащий влаги, результат наших расчетов является теоретическим приближением. Наиболее точные результаты получается при низких температурах и давлениях (то есть на больших высотах).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *