Altitud

La altitud o altura es una medida de distancia, generalmente en dirección vertical o "hacia arriba", entre un dato de referencia y un punto u objeto. La definición exacta y el dato de referencia varían según el contexto (p. ej., aviación, geometría, estudio geográfico, deporte o presión atmosférica). Aunque el término altitud se usa comúnmente para referirse a la altura sobre el nivel del mar de un lugar, en geografía se suele preferir el término elevación para este uso.

Las medidas de distancia vertical en la dirección "hacia abajo" se denominan comúnmente profundidad.

En la aviación

En aviación, el término altitud puede tener varios significados y siempre se califica agregando explícitamente un modificador (por ejemplo, "altitud verdadera"), o implícitamente a través del contexto de la comunicación. Las partes que intercambien información sobre la altitud deben tener claro qué definición se está utilizando.

La altitud de la aviación se mide utilizando el nivel medio del mar (MSL) o el nivel del suelo local (sobre el nivel del suelo o AGL) como dato de referencia.

La altitud de presión dividida por 100 pies (30 m) es el nivel de vuelo y se usa por encima de la altitud de transición (18 000 pies (5500 m) en los EE. UU., pero puede ser tan baja como 3000 pies (910 m) en otras jurisdicciones). Entonces, cuando el altímetro lee el nivel de vuelo específico del país en la configuración de presión estándar, se dice que la aeronave está en "Nivel de vuelo XXX/100" (donde XXX es la altitud de transición). Al volar a un nivel de vuelo, el altímetro siempre se ajusta a la presión estándar (29,92 inHg o 1013,25 hPa).

En la cabina de vuelo, el instrumento definitivo para medir la altitud es el altímetro de presión, que es un barómetro aneroide con una cara frontal que indica la distancia (pies o metros) en lugar de la presión atmosférica.

Hay varios tipos de altitud en la aviación:

• La altitud indicada es la lectura del altímetro cuando se ajusta a la presión barométrica local al nivel medio del mar. En el uso de radiotelefonía de aviación del Reino Unido, la distancia vertical de un nivel, un punto o un objeto considerado como un punto, medida desde el nivel medio del mar ; esto se conoce en la radio como altitud (ver QNH)
• La altitud absoluta es la distancia vertical de la aeronave sobre el terreno sobre el que vuela. Se puede medir usando un altímetro de radar (o "altímetro absoluto"). También se denomina "altura del radar" o pies/metros sobre el nivel del suelo (AGL).
• La altitud verdadera es la elevación real sobre el nivel medio del mar. Se indica altitud corregida para temperatura y presión no estándar.
• La altura es la distancia vertical por encima de un punto de referencia, comúnmente la elevación del terreno. Uso de radiotelefonía, la distancia vertical de un nivel, un punto o un objeto considerado como un punto, medido a partir de un datum especificado ; esto se conoce en la radio como altura, donde el dato especificado es la elevación del aeródromo (ver QFE)
• La altitud de presión es la elevación por encima de un plano de presión de aire de referencia estándar (normalmente, 1013,25 milibares o 29,92" Hg). La altitud de presión se utiliza para indicar el "nivel de vuelo", que es el estándar para la notificación de altitud en el espacio aéreo de Clase A (por encima de aproximadamente 18.000 La altitud de presión y la altitud indicada son las mismas cuando el ajuste del altímetro es 29,92" Hg o 1013,25 milibares.
• La altitud de densidad es la altitud corregida para las condiciones atmosféricas de la atmósfera estándar internacional no ISA. El rendimiento de la aeronave depende de la altitud de densidad, que se ve afectada por la presión barométrica, la humedad y la temperatura. En un día muy caluroso, la altitud de densidad en un aeropuerto (especialmente uno a gran altura) puede ser tan alta como para impedir el despegue, particularmente para helicópteros o aeronaves muy cargadas.

Estos tipos de altitud se pueden explicar de manera más simple como varias formas de medir la altitud:

• Altitud indicada : la altitud que se muestra en el altímetro.
• Altitud absoluta : altitud en términos de la distancia sobre el suelo directamente debajo
• Altitud verdadera : altitud en términos de elevación sobre el nivel del mar
• Altura – distancia vertical por encima de cierto punto
• Altitud de presión : la presión del aire en términos de altitud en la atmósfera estándar internacional
• Altitud de densidad : la densidad del aire en términos de altitud en la atmósfera estándar internacional en el aire

En órbitas de satélite

Órbita terrestre baja (LEO)Órbitas geocéntricas que varían en altitud desde 160 kilómetros (100 millas terrestres) hasta 2000 kilómetros (1200 millas) sobre el nivel medio del mar. A 160 km, una revolución dura aproximadamente 90 minutos y la velocidad orbital circular es de 8.000 metros por segundo (26.000 pies/s).Órbita terrestre media (MEO)Órbitas geocéntricas con altitudes en el apogeo que oscilan entre los 2.000 kilómetros (1.200 mi) y la de la órbita geosincrónica en 35.786 kilómetros (22.236 mi).Órbita geosíncrona (GEO)Órbita circular geocéntrica con una altitud de 35.786 kilómetros (22.236 mi). El período de la órbita equivale a un día sideral, coincidiendo con el período de rotación de la Tierra. La velocidad es de aproximadamente 3.000 metros por segundo (9.800 pies / s).Órbita terrestre alta (HEO)Órbitas geocéntricas con altitudes en el apogeo superiores a las de la órbita geosíncrona. Un caso especial de órbita terrestre alta es la órbita altamente elíptica, donde la altitud en el perigeo es inferior a 2000 kilómetros (1200 millas).

En estudios atmosféricos

Capas atmosféricas

La atmósfera de la Tierra se divide en varias regiones de altitud. Estas regiones comienzan y terminan a diferentes alturas según la temporada y la distancia de los polos. Las altitudes indicadas a continuación son promedios:

• Troposfera: superficie a 8.000 metros (5,0 millas) en los polos, 18.000 metros (11 millas) en el ecuador, terminando en la tropopausa
• Estratosfera: Troposfera a 50 kilómetros (31 mi)
• Mesosfera: Estratosfera a 85 kilómetros (53 mi)
• Termosfera: Mesosfera a 675 kilómetros (419 mi)
• Exosfera: termosfera a 10.000 kilómetros (6.200 mi)

La línea Kármán, a una altitud de 100 kilómetros (62 millas) sobre el nivel del mar, por convención define representa la demarcación entre la atmósfera y el espacio. La termosfera y la exosfera (junto con las partes superiores de la mesosfera) son regiones de la atmósfera que se definen convencionalmente como espacio.

Gran altitud y baja presión

Las regiones en la superficie de la Tierra (o en su atmósfera) que están muy por encima del nivel medio del mar se conocen como gran altitud. A veces se define que la gran altitud comienza a 2400 metros (8000 pies) sobre el nivel del mar.

A gran altura, la presión atmosférica es menor que la del nivel del mar. Esto se debe a dos efectos físicos en competencia: la gravedad, que hace que el aire esté lo más cerca posible del suelo; y el contenido de calor del aire, que hace que las moléculas reboten entre sí y se expandan.

Perfil de temperatura

El perfil de temperatura de la atmósfera es el resultado de una interacción entre la radiación y la convección. La luz del sol en el espectro visible golpea el suelo y lo calienta. El suelo luego calienta el aire en la superficie. Si la radiación fuera la única forma de transferir calor del suelo al espacio, el efecto invernadero de los gases en la atmósfera mantendría el suelo a aproximadamente 333 K (60 °C; 140 °F) y la temperatura decaería exponencialmente con la altura.

Sin embargo, cuando el aire está caliente, tiende a expandirse, lo que reduce su densidad. Por lo tanto, el aire caliente tiende a subir y transferir calor hacia arriba. Este es el proceso de convección. La convección llega al equilibrio cuando una porción de aire a una altura dada tiene la misma densidad que su entorno. El aire es un mal conductor del calor, por lo que una porción de aire subirá y bajará sin intercambiar calor. Esto se conoce como un proceso adiabático, que tiene una curva característica de presión-temperatura. A medida que la presión disminuye, la temperatura disminuye. La tasa de disminución de la temperatura con la elevación se conoce como la tasa de caída adiabática, que es de aproximadamente 9,8 °C por kilómetro (o 5,4 °F [3,0 °C] por 1000 pies) de altitud.

Tenga en cuenta que la presencia de agua en la atmósfera complica el proceso de convección. El vapor de agua contiene calor latente de vaporización. A medida que el aire sube y se enfría, eventualmente se satura y no puede retener su cantidad de vapor de agua. El vapor de agua se condensa (formando nubes) y libera calor, lo que cambia la tasa de caída de la tasa de caída adiabática seca a la tasa de caída adiabática húmeda (5,5 °C por kilómetro o 3 °F [1,7 °C] por 1000 pies). Como promedio, la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) define una atmósfera estándar internacional (ISA) con una tasa de caída de temperatura de 6,49 °C por kilómetro (3,56 °F por 1000 pies). La tasa de lapso real puede variar según la altitud y la ubicación.

Finalmente, tenga en cuenta que solo la troposfera (hasta aproximadamente 11 kilómetros (36,000 pies) de altitud) en la atmósfera terrestre sufre una convección notable; en la estratosfera, hay poca convección vertical.

Efectos sobre los organismos

Humanos

La medicina reconoce que las altitudes superiores a los 1.500 metros (4.900 pies) comienzan a afectar a los humanos, y no hay registros de humanos que vivan en altitudes extremas por encima de los 5.500 a 6.000 metros (18.000 a 19.700 pies) durante más de dos años. A medida que aumenta la altitud, la presión atmosférica disminuye, lo que afecta a los humanos al reducir la presión parcial de oxígeno. La falta de oxígeno por encima de los 2400 metros (8000 pies) puede causar enfermedades graves como el mal de altura, el edema pulmonar de altura y el edema cerebral de altura. Cuanto mayor sea la altitud, más probable es que haya efectos graves. El cuerpo humano puede adaptarse a grandes alturas respirando más rápido, teniendo un ritmo cardíaco más alto y ajustando su química sanguínea.Puede llevar días o semanas adaptarse a la gran altitud. Sin embargo, por encima de los 8.000 metros (26.000 pies), (en la "zona de la muerte"), la aclimatación a la altitud se vuelve imposible.

Hay una tasa de mortalidad general significativamente más baja para los residentes permanentes en altitudes más altas. Además, existe una relación de respuesta a la dosis entre el aumento de la elevación y la disminución de la prevalencia de la obesidad en los Estados Unidos. Además, la hipótesis reciente sugiere que la gran altura podría proteger contra la enfermedad de Alzheimer a través de la acción de la eritropoyetina, una hormona liberada por los riñones en respuesta a la hipoxia. Sin embargo, las personas que viven en elevaciones más altas tienen una tasa de suicidio estadísticamente significativa más alta. Hasta el momento se desconoce la causa del aumento del riesgo de suicidio.

Atletas

Para los atletas, la altura produce dos efectos contradictorios en el rendimiento. Para pruebas explosivas (carreras de hasta 400 metros, salto de longitud, triple salto) la reducción de la presión atmosférica significa una menor resistencia atmosférica, lo que generalmente se traduce en una mejora del rendimiento deportivo. Para eventos de resistencia (carreras de 5.000 metros o más) el efecto predominante es la reducción de oxígeno que generalmente reduce el rendimiento del atleta a gran altura. Las organizaciones deportivas reconocen los efectos de la altitud en el rendimiento: la Asociación Internacional de Federaciones Atléticas (IAAF), por ejemplo, marca los récords de rendimiento logrados a una altitud superior a los 1000 metros (3300 pies) con la letra "A".

Los atletas también pueden aprovechar la aclimatación a la altitud para aumentar su rendimiento. Los mismos cambios que ayudan al cuerpo a hacer frente a la gran altitud aumentan el rendimiento al nivel del mar. Estos cambios son la base del entrenamiento en altura, que forma parte integral del entrenamiento de los atletas en una serie de deportes de resistencia, incluidos el atletismo, las carreras de fondo, el triatlón, el ciclismo y la natación.

Otros organismos

La disminución de la disponibilidad de oxígeno y la disminución de la temperatura hacen que la vida a gran altura sea un desafío. A pesar de estas condiciones ambientales, muchas especies se han adaptado con éxito a grandes altitudes. Los animales han desarrollado adaptaciones fisiológicas para mejorar la captación y el suministro de oxígeno a los tejidos que pueden utilizarse para mantener el metabolismo. Las estrategias utilizadas por los animales para adaptarse a la altura dependen de su morfología y filogenia. Por ejemplo, los pequeños mamíferos enfrentan el desafío de mantener el calor corporal en temperaturas frías, debido a su pequeña relación entre volumen y área de superficie. Dado que el oxígeno se utiliza como fuente de producción de calor metabólico, la hipoxia hipobárica en altitudes elevadas es problemática.

También hay una tendencia general de tamaños corporales más pequeños y menor riqueza de especies en altitudes elevadas, probablemente debido a presiones parciales de oxígeno más bajas. Estos factores pueden disminuir la productividad en hábitats de gran altitud, lo que significa que habrá menos energía disponible para consumo, crecimiento y actividad.

Sin embargo, algunas especies, como las aves, prosperan a gran altura. Las aves prosperan debido a las características fisiológicas que son ventajosas para el vuelo a gran altura.