Atmósfera estándar de EE. UU. - U.S. Standard Atmosphere

Comparación del gráfico de atmósfera estándar de los EE. UU. De 1962 de altitud geométrica con la densidad del aire , la presión , la velocidad del sonido y la temperatura con altitudes aproximadas de varios objetos.

La atmósfera estándar de EE. UU. Es un modelo atmosférico estático de cómo cambian la presión , la temperatura , la densidad y la viscosidad de la atmósfera de la Tierra en una amplia gama de altitudes o elevaciones . El modelo, basado en un estándar internacional existente, fue publicado por primera vez en 1958 por el Comité de Extensión a la Atmósfera Estándar de EE. UU. Y se actualizó en 1962, 1966 y 1976. Es en gran medida consistente en metodología con la Atmósfera Estándar Internacional , diferenciándose principalmente en la distribución de temperatura supuesta a mayores altitudes.

Visualización de la composición por volumen de la atmósfera terrestre. El vapor de agua no está incluido, ya que es muy variable. Cada cubo diminuto (como el que representa el criptón) tiene una millonésima parte del volumen de todo el bloque. Los datos son de NASA Langley .

Metodología

El modelo matemático de la USSA divide la atmósfera en capas con una supuesta distribución lineal de la temperatura absoluta T frente a la altitud geopotencial h . Los otros dos valores (presión P y densidad ρ ) se calculan resolviendo simultáneamente las ecuaciones resultantes de:

• la variación de la presión vertical , que relaciona la presión, la densidad y la altitud geopotencial (utilizando una presión estándar de 101,325 pascales (14,696 psi) al nivel medio del mar como condición límite ):

${\ Displaystyle {\ frac {dP} {dh}} = - \ rho g}$y

• la ley de los gases ideales en forma molar , que relaciona la presión, la densidad y la temperatura:

${\ Displaystyle \ P = \ rho R _ {\ rm {específico}} T}$

en cada altitud geopotencial, donde g es la aceleración estándar de la gravedad y R _específico es la constante de gas específica para el aire seco.

La densidad del aire debe calcularse para resolver la presión y se utiliza para calcular la presión dinámica para 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 tanto, el estándar consiste en una tabulación de valores a varias altitudes, además de algunas fórmulas mediante las cuales se derivaron esos valores.

Para permitir condiciones de modelado por debajo del nivel medio del mar , la troposfera en realidad se extiende a -2,000 pies (-610 m), donde la temperatura es 66.1 ° F (18.9 ° C), la presión es 15.79 libras por pulgada cuadrada (108,900 Pa), y la densidad es de 0.08106 libras por pie cúbico (1.2985 kg / m ³ ).

Versión 1962

Las suposiciones básicas hechas para la versión de 1962 fueron:

• el aire es una mezcla de gases limpia, seca y perfecta ( c _p / c _v = 1,40)
• peso molecular a 90 km de 28,9644 (escala C-12)
• Se supone que los principales constituyentes del nivel del mar son:
  • N ₂ - 78,084%
  • O ₂ - 20,9476%
  • Ar - 0,934%
  • CO ₂ - 0,0314%
  • Ne - 0,001818%
  • Él - 0,000524%
  • CH ₄ - 0,0002%.
• Las condiciones medias asignadas al nivel del mar son las siguientes:
  • P = 14.696 psi = 2116.22 psf = 101325 Pa = 29.92  inHg = 0.1013250 MN / m ²
  • T = 59 ° F = 518.67 ° R = 15 ° C = 288.15 K
  • ρ = 0.0764734 lb / (pies cúbicos) = 1.225 0 kg / m ³
  • g = 32,174 1 pie / s ² = 9,80665 m / s ²
  • R = 1545,31 ft⋅lb / (lbmol⋅ ° R) = 8,31432 J / (mol⋅K).

Versión 1976

Esta es la versión más reciente y difiere de las versiones anteriores solo por encima de los 51 km:

Ver también

• Modelos atmosféricos
• NRLMSISE-00
• Fórmula barométrica

Referencias

Documentos

• Extensión de EE. UU. A la atmósfera estándar de la OACI, Imprenta del gobierno de EE. UU., Washington, DC, 1958.
• Atmósfera estándar de EE. UU., 1962, Imprenta del gobierno de EE. UU., Washington, DC, 1962.
• Suplementos de atmósfera estándar de EE. UU., 1966, Oficina de impresión del gobierno de EE. UU., Washington, DC, 1966.
• Atmósfera estándar de EE. UU. , 1976, Oficina de impresión del gobierno de EE. UU., Washington, DC, 1976 (El archivo vinculado es de 17 MB).

enlaces externos

• Web del modelo GSFC de la NASA
• Un modelo matemático de la atmósfera estándar de Estados Unidos de 1976
• Generador de tablas y calculadora de atmósfera estándar estadounidense de 1976 en línea
• Calcular 28 propiedades de la atmósfera estándar de 1976