Atmósfera estándar de EE. UU.
La Atmósfera estándar de Estados Unidos es un modelo atmosférico estático que muestra cómo cambian la presión, la temperatura, la densidad y la viscosidad de la atmósfera terrestre en un amplio rango de altitudes o elevaciones. El modelo, basado en una norma internacional existente, fue publicado por primera vez en 1958 por el Comité de extensión de la atmósfera estándar de Estados Unidos y fue actualizado en 1962, 1966 y 1976. Su metodología es en gran medida coherente con la de la atmósfera estándar internacional, y difiere principalmente en la distribución de temperatura asumida en altitudes más altas.
Metodología
El modelo matemático USSA divide la atmósfera en capas con una distribución lineal supuesta de la temperatura absoluta T en función de la altitud geopotencial h. Los otros dos valores (presión P y densidad ρ) se calculan resolviendo simultáneamente las ecuaciones resultantes de:
- la variación de presión vertical, que relaciona presión, densidad y altitud geopotencial (utilizando una presión estándar de 101.325 pascales (14.696 psi) a nivel medio del mar como condición de límite):
- , y
- la ley de gas ideal en forma molar, que relaciona presión, densidad y temperatura:
en cada altitud geopotencial, donde g es la aceleración estándar de la gravedad y Respecífica es la constante específica del gas para el aire seco.
Para calcular la presión es necesario calcular la densidad del aire, que se utiliza para calcular la presión dinámica de los vehículos en movimiento. La viscosidad dinámica es una función empírica de la temperatura, y la viscosidad cinemática se calcula dividiendo la viscosidad dinámica por la densidad.
Por lo tanto, la norma consiste en una tabulación de valores a distintas altitudes, más algunas fórmulas mediante las cuales se derivaron esos valores.
Para permitir la modelización de condiciones por debajo del nivel medio del mar, la troposfera se extiende hasta -2000 pies (-610 m), donde la temperatura es de 66,1 °F (18,9 °C), la presión es de 15,79 libras por pulgada cuadrada (108 900 Pa) y la densidad es de 0,08106 libras por pie cúbico (1,2985 kg/m3).
Versión 1962
Las suposiciones básicas hechas para la versión de 1962 fueron:
- aire es una mezcla de gas limpia, seca y perfecta (cp/cv = 1.40)
- Peso molecular a 90 km de 28.9644 (C-12 escala)
- se supone que los principales componentes del nivel del mar (en el mole por ciento):
- N2 – 78,084%
- O2 – 20,9476%
- Ar – 0,934%
- CO2 – 0,0314%
- Ne – 0,001818%
- Él – 0,000524%
- CH4 – 0.0002%.
- Las condiciones medias asignadas a nivel del mar son las siguientes:
- P = 14.696 psi = 2116.22 psf = 101325 Pa = 760 mm Hg = 29.92 inHg = 0.1013250 MN/m2
- T = 59 °F = 518.67 °R = 15 °C = 288.15 K
- ρ = 0,0764734 lb/(cu ft) = 1.225 0 kg/m3
- g = 32.174 1 ft/s2 = 9.80665 m/s2
- R* = 1545.31 ft⋅lb/(lbmol⋅°R) = 8.31432 J/(mol⋅K).
Las Regulaciones Federales de Aviación definen la Atmósfera estándar en 14 CFR 1.1 haciendo referencia a la Atmósfera estándar de EE. UU. de 1962 (tablas de altitud geopotencial).
Versión 1976
Esta es la versión más reciente y se diferencia de las versiones anteriores solo por encima de los 51 km:
| Subscript b | Geopotencial altura sobre MSL | Presión estatica | Estándar temperatura (K) | Temperatura tasa de lapsos | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| m) | (ft) | (Pa) | (inHg) | (K/m) | (K/ft) | ||
| 0 | 0 | 0 | 101325 | 29.92126 | 288.15 | 0.00−65 | 0.00-1981 |
| 1 | 11. | 36.089 | 22632.1 | 6.683245 | 216.65 | 0,0 | 0,0 |
| 2 | 20.000 | 65.617 | 5474.89 | 1.616734 | 216.65 | 0,001 | 0,0003048 |
| 3 | 32.000 | 104.987 | 868.019 | 0,263258 | 228.65 | 0,0028 | 0,0008534 |
| 4 | 47.000 | 154.199 | 110.906 | 0,0327506 | 270.65 | 0,0 | 0,0 |
| 5 | 511. | 167,323 | 66.9389 | 0,01976704 | 270.65 | 0.00−28 | 0.00−08534 |
| 6 | 71. | 232,940 | 3.95642 | 0,00116833 | 214.65 | 0.00−2 | 0,6096 |
| 7 | 84.852 | 278,385 | 186,946 | ||||
Véase también
- Modelos atmosféricos
- NRLMSISE-00
- Fórmula barométrica
- Temperatura y presión estándar
Referencias
- ^ Altura geométrica frente a temperatura, presión, densidad y la velocidad del sonido derivada de la Atmósfera Estándar U.S. 1962.
- ^ Gyatt, Graham (2006-01-14): "La atmósfera estándar". Un modelo matemático de la atmósfera estándar estadounidense de 1976.
- ^ Tuve, George Lewis; Bolz, Ray E. (1973). Manual de la CRC sobre tablas para la ciencia de ingeniería aplicada. Boca Raton: CRC Prensa. ISBN 0-8493-0252-8.
- ^ U.S. Standard Atmosphere, 1962, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1962, https://www.ngdc.noa.gov/stp/space-weather/online-publications/miscellaneous/us-standard-atmosphere-1976/us-standard-atmosphere_st76-1562_noa.pdf
Documentos
- U.S. Extension to the ICAO Standard Atmosphere, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1958.
- US Standard Atmosphere, 1962, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1962. [1]
- US Standard Atmosphere Supplements, 1966, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1966.
- US Standard Atmosphere, 1976, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1976 (El archivo enlazado es de 17 MB).
Enlaces externos
- NASA GSFC ModelWeb
- Un modelo matemático de la atmósfera estándar estadounidense de 1976
- Calculadora de atmósfera estándar de EE.UU. en línea y generador de mesa
- Calcular 28 propiedades de 1976