Atmosfera wzorcowa

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: $T_{0}$ = 288,15 K (15 °C)
• ciśnienie: $p_{0}$ = 1013,25 hPa
• gęstość: $\rho _{0}$ = 1,2255 kg/m³
• lepkość kinematyczna: $\nu _{0}$ = 1,461·10⁻⁵ m²/s
• prędkość dźwięku: $a_{0}$ = 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).

Ciśnienie i temperatura w atmosferze wzorcowej ISA 1976

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

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

Wiele przyrządów jest skalowanych w oparciu o założenia 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). 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.

Warstwy według ISA

Warstwa	Nazwa sfery	Geopotencjalna wysokość podstawy $h$ (w m)	Wysokość podstawy geometryczna $z$ (w m)	Gradient temperatury (w °C/km)	Temperatura podstawy $T$ (w °C)	Ciśnienie w podstawie $p$ (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

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