Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с большой высоты )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Высота или высота (также иногда называемая глубиной ) - это измерение расстояния, обычно по вертикали или «вверх», между опорной точкой и точкой или объектом. Точное определение и исходные данные варьируются в зависимости от контекста (например, авиация, геометрия, географическая съемка, спорт или атмосферное давление). Хотя термин « высота» обычно используется для обозначения высоты местности над уровнем моря , в географии для этого использования часто предпочтительнее использовать термин « высота» .

Измерения вертикального расстояния в направлении «вниз» обычно называют глубиной .

В авиации [ править ]

Обычный Боинг 737-800, курсирующий на высоте 32 000 футов. Под ним - пачка облаков. Над ним - яркое голубое небо.
Боинг 737-800 крейсерской в стратосферу , где самолет , как правило , круиз , чтобы избежать турбулентности безудержной в тропосфере . Синий луч - это озоновый слой , распространяющийся дальше в мезосферу . Озон нагревает стратосферу, что делает условие стабильным. Стратосфера также является пределом высоты для реактивных самолетов и метеозондов , поскольку воздух там примерно в тысячу раз тоньше, чем в тропосфере. [1]
Сравнение вертикального расстояния

В авиации термин «высота» может иметь несколько значений и всегда уточняется явным добавлением модификатора (например, «истинная высота») или неявно через контекст сообщения. Стороны, обменивающиеся информацией о высоте, должны четко понимать, какое определение используется. [2]

Высота полета измеряется с использованием либо среднего уровня моря (MSL), либо местного уровня земли (над уровнем земли или AGL) в качестве опорной точки.

Барометрическая высота, деленная на 100 футов (30 м), представляет собой эшелон полета и используется выше высоты перехода (18 000 футов (5 500 м) в США, но может составлять всего 3000 футов (910 м) в других юрисдикциях); поэтому, когда высотомер показывает 18 000 футов при стандартной настройке давления, говорят, что летательный аппарат находится на «эшелоне полета 180». При полете на эшелоне высотомер всегда устанавливается на стандартное давление (29,92  дюйма ртутного столба или 1013,25  гПа ).

В кабине экипажа основным инструментом для измерения высоты является барометрический альтиметр , представляющий собой барометр-анероид с передней панелью, указывающей расстояние (футы или метры) вместо атмосферного давления .

В авиации существует несколько типов высоты:

  • Указанная высота - это показания альтиметра, когда он настроен на местное барометрическое давление на среднем уровне моря . В британской авиационной радиотелефонии - расстояние по вертикали до уровня, точки или объекта, рассматриваемого как точка, отсчитываемое от среднего уровня моря ; по радио это называется высотой (см. QNH ) [3]
  • Абсолютная высота - это вертикальное расстояние самолета над местностью, над которой он летит. [2] : ii Его можно измерить с помощью радиолокационного высотомера (или «абсолютного высотомера»). [2] Также называется «высота радара» или футы / метры над уровнем земли (AGL).
  • Истинная высота - это фактическая высота над средним уровнем моря . [2] : ii Указана высота с поправкой на нестандартные температуру и давление.
  • Высота - это расстояние по вертикали над контрольной точкой, обычно высота местности. Использование радиотелефонной связи, вертикальное расстояние уровня, точки или объекта, рассматриваемого как точка, измеренное от заданной точки отсчета ; по радио это называется высотой , где указанная точка отсчета - это превышение аэродрома (см. QFE ) [3]
  • Барометрическая высота - это высота над стандартной базовой плоскостью атмосферного давления (обычно 1013,25 мбар или 29,92 дюйма ртутного столба). Барометрическая высота используется для обозначения «эшелона полета», который является стандартом для сообщений о высоте в воздушном пространстве класса A (выше примерно 18 000 Высота по давлению и указанная высота совпадают, когда высотомер установлен на 29,92 дюйма ртутного столба или 1013,25 мбар.
  • Высота по плотности - это высота, скорректированная дляатмосферных условий,не соответствующих международным стандартам ISA. Летно-технические характеристики самолета зависят от высоты над уровнем моря, на которую влияют атмосферное давление, влажность и температура. В очень жаркий день высота по плотности в аэропорту (особенно на большой высоте) может быть настолько высокой, что может препятствовать взлету, особенно для вертолетов или сильно загруженных самолетов.

Эти типы высоты можно объяснить проще как различные способы измерения высоты:

  • Указанная высота - высота, отображаемая на высотомере.
  • Абсолютная высота - высота с точки зрения расстояния над землей непосредственно под ней.
  • Истинная высота - высота над уровнем моря.
  • Высота - расстояние по вертикали над определенной точкой
  • Барометрическая высота - атмосферное давление с точки зрения высоты в Международной стандартной атмосфере.
  • Высота по плотности - плотность воздуха по высоте в Международной стандартной атмосфере в воздухе.

В атмосферных исследованиях [ править ]

Атмосферные слои [ править ]

В атмосфере Земли разделена на несколько областей высоты. Эти регионы начинаются и заканчиваются на разной высоте в зависимости от сезона и расстояния от полюсов. Указанные ниже высоты являются средними: [4]

  • Тропосфера : поверхность до 8000 метров (5,0 миль) на полюсах, 18000 метров (11 миль) на экваторе , заканчивается в тропопаузе.
  • Стратосфера : тропосфера до 50 километров (31 миль)
  • Мезосфера : Стратосфера до 85 километров (53 миль)
  • Термосфера : мезосфера до 675 километров (419 миль)
  • Экзосфера : термосфера до 10 000 километров (6200 миль)

Линия Кармана , расположенная на высоте 100 километров (62 миль) над уровнем моря , условно определяет границу между атмосферой и космосом . [5] Термосфера и экзосфера (наряду с более высокими частями мезосферы) являются областями атмосферы, которые условно определяются как пространство.

Большая высота и низкое давление [ править ]

Области на поверхности Земли (или в ее атмосфере), которые находятся высоко над средним уровнем моря, называются высокогорными . Иногда считается, что большая высота начинается на высоте 2400 метров (8000 футов) над уровнем моря. [6] [7] [8]

На большой высоте атмосферное давление ниже, чем на уровне моря. Это связано с двумя конкурирующими физическими эффектами: гравитацией, которая заставляет воздух находиться как можно ближе к земле; и теплосодержание воздуха, которое заставляет молекулы отскакивать друг от друга и расширяться. [9]

Температурный профиль [ править ]

Температурный профиль атмосферы является результатом взаимодействия излучения и конвекции . Солнечный свет видимого спектра падает на землю и нагревает ее. Затем земля нагревает воздух на поверхности. Если бы радиация была единственным способом передачи тепла от земли в космос, парниковый эффект газов в атмосфере поддерживал бы температуру земли примерно на уровне 333 К (60 ° C; 140 ° F), а температура экспоненциально снижалась бы с высотой. [10]

Однако когда воздух горячий, он имеет тенденцию расширяться, что снижает его плотность. Таким образом, горячий воздух имеет тенденцию подниматься и передавать тепло вверх. Это процесс конвекции . Конвекция приходит в равновесие, когда воздушный шарик на заданной высоте имеет такую ​​же плотность, как и его окружение. Воздух плохо проводит тепло, поэтому воздушные частицы будут подниматься и опускаться без теплообмена. Это известно как адиабатический процесс , который имеет характерную кривую давление-температура. При понижении давления температура понижается. Скорость снижения температуры с увеличением высоты известна как адиабатический градиент , который составляет примерно 9,8 ° C на километр (или 5,4 ° F [3,0 ° C] на 1000 футов) высоты. [10]

Отметим, что наличие воды в атмосфере усложняет процесс конвекции. Водяной пар содержит скрытую теплоту испарения . Когда воздух поднимается и охлаждается, он в конечном итоге становится насыщенным и не может удерживать необходимое количество водяного пара. Водяной пар конденсируется (образуя облака ) и выделяет тепло, которое изменяет градиент от сухого адиабатического градиента к влажному адиабатическому градиенту (5,5 ° C на километр или 3 ° F [1,7 ° C] на 1000 футов). [11] В среднем Международная организация гражданской авиации (ИКАО) определяет международную стандартную атмосферу (ISA) с температурным градиентом.6,49 ° C на километр (3,56 ° F на 1000 футов). [12] Фактическая скорость может варьироваться в зависимости от высоты и местоположения.

Наконец, обратите внимание, что только тропосфера (примерно до 11 километров (36 000 футов) над уровнем моря) в атмосфере Земли претерпевает заметную конвекцию; в стратосфере наблюдается небольшая вертикальная конвекция. [13]

Воздействие на организмы [ править ]

Люди [ править ]

Медицина признает, что высота над уровнем моря выше 1 500 метров (4900 футов) начинает влиять на людей [14], и нет данных о людях, живущих на экстремальных высотах выше 5 500–6 000 метров (18 000–19 700 футов) более двух лет. [15] Так как с увеличением высоты, атмосферное давление уменьшается, что влияет на людей за счет снижения парциального давления из кислорода . [16] Недостаток кислорода на высоте более 2400 метров (8000 футов) может вызвать серьезные заболевания, такие как высотная болезнь , высокогорный отек легких и высотный отек мозга . [8] Чем выше высота, тем больше вероятность серьезных последствий. [8]Человеческое тело может адаптироваться к высоте за счет учащения дыхания, увеличения частоты сердечных сокращений и изменения химического состава крови. [17] [18] На адаптацию к большой высоте могут уйти дни или недели. Однако выше 8000 метров (26000 футов) (в « зоне смерти ») высотная акклиматизация становится невозможной. [19]

Общий уровень смертности среди постоянных жителей на больших высотах значительно ниже. [20] Кроме того, существует зависимость «доза-реакция» между увеличением и уменьшением распространенности ожирения в Соединенных Штатах. [21] Кроме того, недавняя гипотеза предполагает, что большая высота может защитить от болезни Альцгеймера за счет действия эритропоэтина, гормона, выделяемого почками в ответ на гипоксию. [22] Однако у людей, живущих на возвышенностях, статистически значимо выше уровень самоубийств. [23] Причина повышенного риска суицида пока неизвестна. [23]

Спортсмены [ править ]

Для спортсменов большая высота оказывает два противоречивых эффекта на результативность. Для взрывоопасных видов спорта (спринт на 400 метров, прыжок в длину , тройной прыжок ) снижение атмосферного давления означает меньшее сопротивление атмосферы, что обычно приводит к улучшению спортивных результатов. [24] В соревнованиях на выносливость (бег на 5000 метров и более) преобладающим эффектом является уменьшение количества кислорода, которое обычно снижает работоспособность спортсмена на большой высоте. Спортивные организации признают влияние высоты на результативность: например, Международная ассоциация спортивных федераций (ИААФ) отмечает рекордные выступления, достигнутые на высоте более 1000 метров (3300 футов), буквой «А». [25]

Спортсмены также могут воспользоваться акклиматизацией на высоте, чтобы улучшить свои результаты. Те же изменения, которые помогают организму справляться с большой высотой, увеличивают производительность на уровне моря. [26] [27] Эти изменения лежат в основе тренировки на высоте, которая является неотъемлемой частью подготовки спортсменов в ряде видов спорта на выносливость, включая легкую атлетику, бег на длинные дистанции, триатлон, велоспорт и плавание.

Другие организмы [ править ]

Сниженная доступность кислорода и пониженная температура усложняют жизнь на большой высоте. Несмотря на эти условия окружающей среды, многие виды успешно адаптировались на больших высотах . У животных развились физиологические приспособления для увеличения поглощения и доставки кислорода тканям, которые могут использоваться для поддержания метаболизма. Стратегии адаптации животных к высоте зависят от их морфологии и филогении . Например, мелкие млекопитающие сталкиваются с проблемой поддержания тепла тела при низких температурах из-за их небольшого отношения объема к площади поверхности. Поскольку кислород используется в качестве источника метаболического производства тепла, гипобарическая гипоксия на больших высотах является проблематичной.

Существует также общая тенденция к уменьшению размеров тела и меньшему видовому богатству на больших высотах, вероятно, из-за более низкого парциального давления кислорода. [28] Эти факторы могут снизить продуктивность в высокогорных средах обитания, а это означает, что будет меньше энергии, доступной для потребления, роста и активности. [29]

Однако некоторые виды, например птицы, процветают на большой высоте. [30] Птицы процветают благодаря физиологическим особенностям, благоприятным для полетов на большой высоте.

См. Также [ править ]

  • Рядом с космосом
  • Атмосфера Земли
  • Угол гроба (аэродинамика) На больших высотах плотность воздуха ниже, чем на уровне моря. На определенной высоте удержать самолет в стабильном полете очень сложно.
  • Вертикальный метр

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Стратосфера - обзор | Центр научного образования UCAR" . Национальный центр научного образования . Проверено 6 февраля 2021 года .
  2. ^ a b c d Аэронавигация . Управление ВВС. 1 декабря 1989 г. AFM 51-40.
  3. ^ a b Руководство по радиотелефонии . Управление гражданской авиации Великобритании. 1 января 1995 г. ISBN 978-0-86039-601-7. CAP413.
  4. ^ "Слои атмосферы" . JetStream, онлайн-школа погоды Национальной службы погоды . Национальная метеорологическая служба. Архивировано 19 декабря 2005 года . Проверено 22 Декабрю 2005 .
  5. Д-р С. Санс Фернандес де Кордова (24 июня 2004 г.). «100-километровый рубеж космонавтики» . Международная авиационная федерация . Архивировано из оригинала 9 августа 2011 года.
  6. ^ Медицинский словарь Нового Мира Вебстера . Вайли. 2008. ISBN 978-0-470-18928-3.
  7. ^ "Учебник по высоте" . Международное общество горной медицины. Архивировано из оригинального 19 июля 2011 года . Проверено 22 июня 2011 года .
  8. ^ a b c Cymerman, A; Рок, ПБ (1994). «Медицинские проблемы в условиях высокогорья. Справочник для медицинских работников» . USARIEM-TN94-2. Научно-исследовательский институт армии США. Технический отчет отдела термальной и горной медицины экологической медицины. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  9. ^ «Атмосферное давление» . NOVA Online Эверест . Служба общественного вещания. Архивировано 25 января 2009 года . Проверено 23 января 2009 года .
  10. ^ a b Гуди, Ричард М .; Уокер, Джеймс CG (1972). «Атмосферные температуры» (PDF) . Атмосфера . Прентис-Холл.
  11. ^ «Сухая адиабатическая задержка» . tpub.com. Архивировано из оригинала на 3 июня 2016 года . Дата обращения 2 мая 2016 .
  12. Руководство по стандартной атмосфере ИКАО (расширено до 80 километров (262 500 футов)) (Третье изд.). Международная организация гражданской авиации . 1993. ISBN 978-92-9194-004-2. Doc 7488-CD.
  13. ^ «Стратосфера: обзор» . UCAR . Дата обращения 2 мая 2016 .
  14. ^ "Учебное пособие по высоте без врача" . Международное общество горной медицины. Архивировано из оригинала 23 декабря 2005 года . Проверено 22 Декабрю 2005 .
  15. Перейти ↑ West, JB (2002). «Высочайшее постоянное жилище человека». Высотная медицинская биология . 3 (4): 401–407. DOI : 10.1089 / 15270290260512882 . PMID 12631426 . 
  16. Перейти ↑ Peacock, Andrew J (17 октября 1998 г.). «Кислород на большой высоте» . Британский медицинский журнал . 317 (7165): 1063–1066. DOI : 10.1136 / bmj.317.7165.1063 . PMC 1114067 . PMID 9774298 .  
  17. ^ Янг, Эндрю Дж .; Ривз, Джон Т. (2002). «21» . Адаптация человека к большой высоте над землей. В: Медицинские аспекты суровых условий окружающей среды . 2 . Институт Бордена, Вашингтон, округ Колумбия. Архивировано 11 января 2009 года.
  18. ^ Муза, SR; Fulco, CS; Цимерман, А (2004). «Гид по высотной акклиматизации» . Научно-исследовательский институт армии США. Технический отчет отдела термальной и горной медицины экологической медицины (USARIEM – TN – 04–05) . Проверено 5 марта 2009 года .
  19. ^ «Эверест: зона смерти» . Nova . PBS. 24 февраля 1998 г.
  20. ^ Запад, Джон Б. (январь 2011 г.). «Захватывающие времена в изучении постоянных жителей высокогорья». Высотная медицина и биология . 12 (1): 1. DOI : 10,1089 / ham.2011.12101 . PMID 21452955 . 
  21. ^ Восс, JD; Масуока, П; Уэббер, Би Джей; Scher, AI; Аткинсон, Р.Л. (2013). «Ассоциация возвышений, урбанизации и температуры окружающей среды с распространенностью ожирения в Соединенных Штатах» . Международный журнал ожирения . 37 (10): 1407–1412. DOI : 10.1038 / ijo.2013.5 . PMID 23357956 . 
  22. Исмаилов, Р.М. (июль – сентябрь 2013 г.). «Эритропоэтин и эпидемиология болезни Альцгеймера». Alzheimer Dis. Доц. Disord . 27 (3): 204–6. DOI : 10.1097 / WAD.0b013e31827b61b8 . PMID 23314061 . S2CID 32245379 .  
  23. ^ a b Бреннер, Барри; Ченг, Дэвид; Кларк, воскресенье; Камарго, Карлос А. младший (весна 2011 г.). «Положительная связь между высотой и самоубийством в 2584 округах США» . Высотная медицина и биология . 12 (1): 31–5. DOI : 10,1089 / ham.2010.1058 . PMC 3114154 . PMID 21214344 .  
  24. Перейти ↑ Ward-Smith, AJ (1983). «Влияние аэродинамических и биомеханических факторов на выполнение прыжков в длину». Журнал биомеханики . 16 (8): 655–658. DOI : 10.1016 / 0021-9290 (83) 90116-1 . PMID 6643537 . 
  25. ^ «Мировые списки ИААФ в помещении 2012» (PDF) . Статистическое управление ИААФ. 9 марта 2012. Архивировано из оригинального (PDF) 22 октября 2013 года.
  26. ^ Верлин, JP; Zuest, P; Халлен, Дж; Марти, Б. (июнь 2006 г.). «Живите на высоком уровне - тренировка в течение 24 дней увеличивает массу гемоглобина и объем эритроцитов у элитных спортсменов на выносливость». J. Appl. Physiol . 100 (6): 1938–45. DOI : 10.1152 / japplphysiol.01284.2005 . PMID 16497842 . 
  27. ^ Гор, CJ; Кларк, Южная Америка; Saunders, PU (сентябрь 2007 г.). «Негематологические механизмы улучшения работы на уровне моря после воздействия гипоксии». Медико-спортивные упражнения . 39 (9): 1600–9. DOI : 10.1249 / mss.0b013e3180de49d3 . PMID 17805094 . 
  28. Якобсен, декан (24 сентября 2007 г.). «Низкое давление кислорода как движущий фактор для высотного сокращения таксонового богатства макробеспозвоночных ручьев». Oecologia . 154 (4): 795–807. Bibcode : 2008Oecol.154..795J . DOI : 10.1007 / s00442-007-0877-х . PMID 17960424 . S2CID 484645 .  
  29. ^ Расмуссен, Джозеф Б .; Робинсон, Майкл Д .; Хонтела, Алиса; Хит, Дэниел Д. (8 июля 2011 г.). «Метаболические признаки головорезов западной форели, интродуцированной радужной форели и ее гибридов в экотональной гибридной зоне вдоль градиента высот» . Биологический журнал Линнеевского общества . 105 : 56–72. DOI : 10.1111 / j.1095-8312.2011.01768.x .
  30. ^ McCracken, KG; Баргер, CP; Bulgarella, M; Джонсон, КП; и другие. (Октябрь 2009 г.). «Параллельная эволюция основных генов гемоглобина восьми видов андских водоплавающих птиц». Молекулярная эволюция . 18 (19): 3992–4005. DOI : 10.1111 / j.1365-294X.2009.04352.x . PMID 19754505 . S2CID 16820157 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • «Калькулятор высотного давления» . Апекс (высотные физиологические экспедиции) . Проверено 8 августа 2006 года .
  • «Гонка в стратосферу» . Комиссия США по случаю столетия полетов. Архивировано из оригинала 9 марта 2006 года . Проверено 25 января 2006 года .
  • Загружаемая база данных необработанных данных ETOPO2 (сетка 2 минуты)
  • Загружаемая база данных исходных данных ETOPO5 (сетка 5 минут)
  • Рассчитайте истинную высоту с помощью этих приложений JavaScript
  • Найдите высоту в любом месте