Gourt Home::Gourt :: Normatmosphäre
Die Normatmosphäre ist ein Begriff aus der Luftfahrt und bezeichnet idealisierte Eigenschaften der Erdatmosphäre.
Die internationale Standardatmosphäre (ISA, International Standard Atmosphere) ist von der ICAO definiert worden.
Sie stellt in etwa einen Mittelwert des auf der Erde herrschenden Luftdrucks, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit sowie Temperaturabnahme je 100m Höhenstufe dar.
Damit entspricht die internationale Standardatmosphäre in etwa den in mittleren Breiten (Deutschland) herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen (15° C, 1013,25 Milibar).
Beabsichtigt ist die Schaffung einer international einheitlichen Bezugsgröße und nicht die genaue Beschreibung der aktuellen, lokalen Atmosphäre.
Die internationale Standardatmosphäre entspricht bis 32 km Höhe der US-Standardatmosphäre 1976. Zuvor wurde ein Standard verwendet, der als internationale Normatmosphäre bekannt war. In Deutschland gab es zudem die DIN-5450-Norm-Atmosphäre, 1975 wurde die Norm-Atmosphäre in der DIN ISO 2533 festgelegt.
Die definierten Eigenschaften werden z.B. benötigt, um bei einem Triebwerkslauf in einem Teststand die Leistungswerte auf einen neutralen Standard zu korrigieren und eine Aussage darüber treffen zu können, ob dieses Triebwerk ausreichend Schub produziert, um ein Flugzeug auf der Startbahn in kurzer Zeit ausreichend beschleunigen zu können.
Luftfahrt
In der internationalen Luftfahrt werden alle barometrischen Höhenmesser nach der Standardatmosphäre geeicht.
Oberhalb einer bestimmten Flughöhe (USA: 18.000 Fuß; Deutschland: 5.000 Fuß) fliegen alle Flugzeuge mit der Standard-Höhenmessereinstellung (Deutschland: QNH 1013 mBar; USA: 29,92 inHg - inch Quecksilbersäule). (Hauptartikel: Flughöhe)
US-Standardatmosphäre 1976
Als einheitliche Bedingungen auf Meereshöhe, die einem mittleren Niveau gemäßigter Breiten entsprechen, werden definiert:
- Temperatur T0: 288,15 K (entspricht 15 °C)
- Luftdruck p0: 101 325 Pa
Der Temperaturverlauf mit der Höhe wird gemäß folgender Tabelle definiert, wobei zwischen den explizit definierten Ebenen linear interpoliert wird. Die oberste Ebene ist zugleich die Obergrenze dieses Modells.
| geopot. Höhe h in m | geometr. Höhe z in m | Temperatur T in °C | Luftdruck p in Pa |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 15 | 101.325 |
| 11.000 | 11.019 | -56,5 | 22.632 |
| 20.000 | 20.063 | -56,5 | 5.474,9 |
| 32.000 | 32.162 | -44,5 | 868,02 |
| 47.000 | 47.350 | -2,5 | 110,91 |
| 51.000 | 51.413 | -2,5 | 66,939 |
| 71.000 | 71.802 | -58,5 | 3,9564 |
| 84.852 | 86.000 | -86,2 | 0,3734 |
Standardatmosphäre 1976 90km.pngAußerdem werden u.a. folgende Werte als Konstanten definiert:
- Erdbeschleunigung g0: 9,80665 m/s² (entspricht inetwa dem realen Wert auf 45° geographischer Breite in Meereshöhe)
- Erdradius RErde: 6 356 766 m (kleiner als der wahre mittlere Erdradius, um bei der Umrechnung von geopotentiellen in geometrische Höhen die infolge der Zentrifugalkraft der rotierenden gegenüber einer ruhenden Erde etwas steilere Abnahme der Erdbeschleunigung zu berücksichtigen)
- Molare Masse M der Luft: 28,9644 g/mol (die Standardatmosphäre enthält keinen Wasserdampf)
- Universelle Gaskonstante R*: 8,31432 J/(mol·K)
Die Luftdichte auf Meereshöhe errechnet sich daraus zu 1,225 kg/m³.
Es wird angenommen, dass die Luft bestimmte Gesetzmäßigkeiten in idealer Weise erfüllt, insbesondere die allgemeine Gasgleichung. Damit lässt sich der höhenabhängige Luftdruck berechnen. Für die unterste Schicht erhält man so die internationale barometrische Höhenformel.
Die Standardatmosphäre arbeitet mit geopotentiellen Höhen, nachdem die Erdbeschleunigung als höhenunabhängig angenommen wird. In niedrigen Höhen stimmen diese mit den sonst üblichen geometrischen Höhen ziemlich gut überein, aber für höhere Genauigkeit in größeren Höhen muss man anstelle der geometrischen Höhe z die einem gedachten homogenen Gravitationsfeld mit entsprechende geopotentielle Höhe h einsetzen. Die Beziehung zwischen beiden ist durch die Gleichung
gegeben.
Jacchia Referrenz Atmosphäre
Die Jacchia Referrenz Atmosphäre ist ein Atmosphärenmodell, das für Höhen von 90 bis 2.500 km Atmosphärenwerte wie Temperatur, Dichte, Druck und weitere Werte definiert. Im Unterschied zur Internationalen Standardatmosphäre werden zusätzlich aber auch noch unterschiedliche Werte in Abhängigkeit vom Breitengrad, Jahreszeit, geomagnetische und solare Effekte mit berücksichtigt. Als Ergänzung muß für niedrigere Höhen aber noch eine weiteres Atmosphärenmodell hinzugezogen werden. Das Jacchia Referrenz Atmosphären-Modell wurde wurde erstmals 1970 veröffentlicht und 1971 und 1977 aktualisiert. Es basiert auf Luftwiderstands-meßdaten von Raumflügen und wird hauptsächlich für die Raumfahrt verwendet.
Siehe auch
Weblinks
International Standard Atmosphere | International Standard Atmosphere
"Normatmosphäre"