Калькулятор барометричної висоти
Вкажіть виміряний атмосферний тиск і опорний (приведений до рівня моря) тиск, щоб визначити відповідну барометричну висоту у футах, метрах та ешелонах, виходячи з міжнародної стандартної атмосфери.
Визначення висоти за барометричним тиском
Формула барометричної висоти
Де:
- \(h\) — барометрична висота (м)
- \(p\) — виміряний атмосферний (станційний) тиск
- \(p_0\) — опорний тиск, приведений до рівня моря (1013,25 hPa / 29,92 inHg для стандартної атмосфери)
Це обернена формула барометричного закону міжнародної стандартної атмосфери (МСА). Вона перетворює показання тиску на висоту, на якій такий тиск досягався б у МСА, і є справедливою в тропосфері (нижче 11 км). Вище тропопаузи калькулятор переходить до ізотермічного шару стратосфери з температурою −56,5 °C:
\[ h = 11000 + 6341.62 \times \ln\!\left( \frac{226.32}{p} \right) \quad \text{(м, якщо } p \text{ у hPa)} \]
Барометрична висота — приклад розрахунку
Приклад: барометр на метеостанції показує 1000 hPa, а за опорний тиск ви берете стандартні 1013,25 hPa.
\[ h = 44330.77 \times \left[ 1 - \left( \frac{1000}{1013.25} \right)^{0.190263} \right] \]
\[ h = 44330.77 \times \left( 1 - 0.99750 \right) \approx 110.9 \text{ м} \approx 364 \text{ ft} \]
Результат: барометрична висота становить приблизно 111 м (364 ft) над опорним рівнем. Температура МСА на цій висоті \( 15 - 0.0065 \times 110.9 \approx 14.3\ \text{°C} \).
Як користуватися калькулятором барометричної висоти
- Введіть атмосферний тиск (p), виміряний у вашій точці. Це має бути фактичний станційний тиск, а не значення, приведене до рівня моря.
- Виберіть одиницю вимірювання: hPa (mbar), inHg, kPa або mmHg.
- Введіть опорний тиск (p₀). Залиште 1013,25 hPa (29,92 inHg), щоб використати міжнародну стандартну атмосферу, або вкажіть поточний тиск на рівні моря для вашого регіону, якщо він вам відомий.
- Встановіть одиницю для опорного тиску — вона може відрізнятися від одиниці першого поля.
- Зчитайте результати: барометричну висоту у футах, метрах, кілометрах і у вигляді ешелону, а також дані стандартної атмосфери — відношення тисків і температуру за МСА.
Що таке барометрична висота?
Барометрична висота — це висота в міжнародній стандартній атмосфері, на якій досягається заданий тиск. Інакше кажучи, вона відповідає на питання: «Наскільки високо мені довелося б піднятися в стандартній атмосфері, щоб тиск знизився до щойно виміряного значення?» Оскільки атмосфера розріджується з висотою передбачувано, показання барометра можна обернути назад у висоту за наведеною формулою.
Барометрична висота насамперед важлива в авіації. Висотоміри літаків — це, по суті, барометри, градуйовані за стандартною атмосферою: коли пілот встановлює на висотомірі 29,92 inHg (1013 hPa), прилад одразу показує барометричну висоту. Вище перехідної висоти всі літаки літають саме з цим налаштуванням, тож висотоміри всіх бортів відлічують висоту від спільної бази — саме на цьому будується система ешелонів. Ще барометрична висота є вихідною величиною для розрахунку щільнісної висоти, на яку спираються таблиці льотних характеристик.
Поза авіацією нею користуються туристи, метеорологи та оператори дронів, щоб оцінити висоту за барометром чи датчиком тиску — за умови, що береться справжній станційний тиск і відповідний опорний тиск. Результат може бути й від’ємним: якщо виміряний тиск вищий за опорний, відповідний рівень лежить нижче опорного (у стандартній атмосфері — нижче рівня моря).
Зауважте: барометрична висота залежить лише від тиску — а не від температури чи вологості. Спекотний вологий день і холодний сухий день за однакового тиску дають однакову барометричну висоту, хоча густина повітря при цьому суттєво різниться.
Точність, припущення та практичні поради
- Використовуйте станційний тиск. У погодних зведеннях зазвичай наводять тиск, приведений до рівня моря (QNH). Якщо ввести в калькулятор приведене значення, барометрична висота вийде надто низькою — часто нижче нуля. Якщо у вас є лише тиск, приведений до рівня моря, і ви знаєте свою приблизну висоту, спершу скоригуйте його.
- Опорний тиск має значення. Зі стандартними 1013,25 hPa ви отримаєте барометричну висоту за МСА. Для реалістичнішої локальної оцінки візьміть за опорний поточний регіональний тиск на рівні моря (QNH) — тоді результат наближатиметься до вашої істинної висоти.
- Межі шарів. Формула тропосфери точна в межах МСА лише нижче 11 км; вище використовується ізотермічний шар стратосфери, а результати вище 20 км — це лише грубі оцінки.
- Зміни погоди зсувають результат. Циклони й антициклони, що проходять над місцевістю, змінюють станційний тиск на десятки гектопаскалів, що відповідає сотням футів барометричної висоти. Вимірювання за циклонічної погоди покаже більшу барометричну висоту, ніж та сама точка за антициклону.
- Барометрична висота — це не щільнісна висота. Для злітних характеристик літака потрібні ще температурні (та вологісні) поправки — сама барометрична висота повної картини не дає.
Схожі калькулятори
Якщо ви працюєте з іншими атмосферними умовами, для опису погоди на щойно обчисленій висоті можуть знадобитися наші калькулятор точки роси, калькулятор індексу спеки та калькулятор охолодження вітром.
Часті запитання
Чи є просте правило для швидкої оцінки барометричної висоти?
Так. У нижніх шарах атмосфери тиск змінюється приблизно на 1 hPa на кожні 27 ft (8,2 м) висоти, тобто близько 1 inHg на 1000 ft. Тому якщо станційний тиск на 10 hPa нижчий за опорний, барометрична висота буде приблизно на 270 ft вищою за опорний рівень. Повна формула МСА, яку використовує цей калькулятор, точніша, але таке правило зручно для швидких оцінок «в умі», як це роблять пілоти.
Як обчислити барометричну висоту вручну?
Поділіть станційний тиск на опорний, піднесіть результат до степеня 0,190263, відніміть його від одиниці та помножте на 44330,77 — отримаєте метри: \( h = 44330.77 \times [1 - (p/p_0)^{0.190263}] \). Щоб перевести у фути, помножте на 3,28. Наприклад, за \( p = 980 \) hPa і \( p_0 = 1013.25 \) hPa отримаєте близько 280 м (920 ft).
Як перевести значення між hPa, inHg, kPa і mmHg?
Стандартний тиск на рівні моря 1013,25 hPa дорівнює 29,92 inHg, 101,325 kPa і 760 mmHg. Корисні коефіцієнти: 1 inHg = 33,8639 hPa, 1 kPa = 10 hPa, а 1 mmHg = 1,33322 hPa. Помножте свої показання на відповідний коефіцієнт або просто виберіть інші одиниці у двох випадаючих списках калькулятора — кожне поле перетворюється незалежно.
Чим барометрична висота відрізняється від приладової та щільнісної?
Приладова висота — це те, що показує висотомір при встановленому місцевому QNH; барометрична висота — те, що він показує при встановлених 29,92 inHg (1013,25 hPa); істинна висота — це ваша фактична висота над рівнем моря. Щільнісна висота — це барометрична висота, скоригована за температурою та вологістю, і саме вона, а не барометрична, визначає злітно-посадкові характеристики літака. Цей калькулятор обчислює лише значення за тиском.
Чи можна оцінити свою висоту за барометром смартфона за допомогою цього калькулятора?
Так, якщо ваш телефон передає «сирий» тиск із датчика, а не значення, приведене до рівня моря. Введіть ці сирі показання як атмосферний тиск, а як опорний — поточний регіональний тиск на рівні моря (QNH) із погодного зведення, а не стандартні 1013,25 hPa. Тоді результат наближатиметься до вашої істинної висоти. Точність — у межах десятків футів, адже погодні умови змінюють місцевий тиск.
Як барометрична висота пов’язана з ешелонами?
Ешелон — це просто барометрична висота, округлена до найближчих 100 ft і поділена на 100: барометрична висота 18 000 ft — це FL180. Оскільки всі літаки вище перехідної висоти встановлюють 29,92 inHg, всі ешелони відлічуються від спільного опорного тиску незалежно від рельєфу внизу. Калькулятор показує найближчий ешелон поруч із висотою у футах і метрах.
Чому я отримав від’ємну барометричну висоту?
Від’ємний результат означає, що виміряний тиск перевищує опорний, тож відповідний рівень МСА лежить нижче опорного. Дві типові причини: ви ввели значення, приведене до рівня моря (QNH), замість нижчого станційного тиску, або потужний антициклон підняв місцевий тиск вище 1013,25 hPa. Над зонами високого тиску трохи від’ємні барометричні висоти біля рівня моря — цілком нормальне фізичне явище.