ماذا تفعل هذه الحاسبة؟
بمعرفة درجة حرارة سطح البحر والارتفاع، تعطي هذه الحاسبة درجة الحرارة على ذلك الارتفاع باستخدام نموذج الغلاف الجوي المعياري الأمريكي 1976 (ISA). كما تحسب الضغط الجوي وكثافة الهواء وسرعة الصوت على الارتفاع، وتحدِّد طبقة الغلاف الجوي التي أنت فيها (من التروبوسفير إلى الميزوسفير)، وتعرض انحراف ظروفك عن معيار ISA، وتطبِّق درجة الحرارة المحسوسة مع الرياح إن كانت ذات صلة. تشمل قوائم جاهزة لمستويات الطيران الشائعة (FL100-FL430)، والجبال المشهورة (إيفرست، كلمنجارو)، والمعالم الإقليمية (برج خليفة، جبل جيس).
نموذج ISA (الغلاف الجوي المعياري الدولي)
ISA نموذج رياضي يصف الغلاف الجوي العالمي المتوسط بدلالة الارتفاع. وهو المرجع المعتمَد لمعايرة مقياس ارتفاع الطائرات، ولشهادات أداء الطائرات، وللتصميم الهندسي. وإصدار 1976 (NOAA-S/T 76-1562) يمتد من سطح البحر إلى 1,000 كم، مع استخدام طبقات التروبوسفير حتى الميزوسفير للارتفاعات العملية. الظروف المعيارية عند سطح البحر: 15 °م (288.15 ك)، ضغط 101,325 باسكال، كثافة 1.225 كجم/م³. والأجواء الفعلية تنحرف ±20 °م عن ISA على أي ارتفاع بحسب خط العرض والفصل والطقس.
طبقات الغلاف الجوي السبع
التروبوسفير (0-11 كم، -6.5 °م/كم): يُدفأ من الأسفل بسطح الأرض، الظواهر الجوية تحدث هنا. التروبوبوز (11-20 كم، ثابت الحرارة عند -56.5 °م): غطاء التروبوسفير، التيارات النفاثة تتدفَّق هنا. الستراتوسفير السفلي (20-32 كم، +1 °م/كم): يبدأ الأوزون بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية. الستراتوسفير العلوي (32-47 كم، +2.8 °م/كم): تركيز الأوزون يبلغ ذروته عند ~25 كم. الستراتوبوز (47-51 كم، ثابت الحرارة عند -2.5 °م). الميزوسفير السفلي (51-71 كم، -2.8 °م/كم): النيازك تحترق هنا. الميزوسفير العلوي (71-86 كم، -2 °م/كم): أبرد جزء في الغلاف الجوي (حتى -86 °م عند الميزوبوز). فوق 86 كم يقع الثرموسفير حيث ترتفع الحرارة لكن الهواء رقيق جداً بحيث لن تشعر بالحرارة بل ستتجمَّد.
درجة حرارة سطح البحر غير المعيارية
إن أدخلت درجة حرارة سطح بحر مختلفة عن 15 °م (مثلاً 35 °م في صيف دبي)، تطبِّق الحاسبة الفارق بشكل موحَّد على الغلاف الجوي بأكمله - في التروبوسفير يعطي هذا الصيغة المألوفة T(h) = T₀ - 0.0065 × h. وهذا اصطلاح «ISA + N °م» الطيراني المستخدم في مخططات أداء شركات الطيران، ويطابق ما تنتجه حاسبة Omni وغيرها من الأدوات المرجعية. فـ 30 °م عند سطح البحر تعطي -41.5 °م عند التروبوبوز (11 كم)، وهي أدفأ بـ 15 °م من ISA المعياري على كامل المدى. ومؤشر «انحراف عن ISA» في لوحة النتيجة يؤكِّد هذا الإزاحة على الارتفاع المختار.
التطبيقات في الطيران
الطيارون يستخدمون ISA في: (1) معايرة مقياس الارتفاع - يفترض الجهاز ضغط ISA، فيجب إجراء تصحيحات (QNH، QFE، QNE) لظروف الطقس الفعلي. (2) مخططات الأداء - معدل صعود الطائرة واستهلاك الوقود وقوة المحرك مدرَجة جداول مقابل انحراف «ISA + N °م». ويوم «حار» (ISA + 15 °م) يقلِّل دفع الإقلاع ويزيد المسافة المطلوبة على المدرج. (3) حساب السرعة الجوية الحقيقية - يجب تصحيح السرعة المبيَّنة لكثافة الهواء على الارتفاع. على FL350 كثافة الهواء ~30% من سطح البحر، فطيران ماخ 0.85 = ~875 كم/س سرعة جوية حقيقية مقابل ~280 كم/س سرعة مبيَّنة. ولوحة «المقارنة على ارتفاعات شائعة» أعلاه تعرض درجات الحرارة على مستويات الطيران النموذجية للرجوع السريع.
الأسئلة الشائعة
باستخدام نموذج ISA المعياري مع 15 °م عند سطح البحر، تبلغ درجة الحرارة على FL350 (35,000 قدم / 10,668 م) نحو -54.3 °م (-65.7 °ف). هذا في التروبوسفير أسفل التروبوبوز مباشرةً، حيث تتوقَّف الحرارة عن الانخفاض عند نحو -56.5 °م. وظروف الطيران الفعلية تتفاوت ±15-20 °م عن هذا المعيار بحسب خط العرض والفصل والطقس.
التروبوسفير (0-11 كم) يُدفأ من الأسفل بسطح الأرض الذي يمتص الإشعاع الشمسي ويصدر الأشعة تحت الحمراء. وكلما صعدت، ابتعدت عن مصدر الحرارة هذا، فيصبح الهواء أبرد. والمعدل المعياري للهبوط هو -6.5 °م لكل كيلومتر (-3.56 °ف لكل 1,000 قدم). ولهذا السبب قمم الجبال أبرد من الوديان، وتحتاج طائرات الركاب لتدفئة المقصورة، ويتشكَّل الصقيع على الجسور قبل الطرق (مساحة سطح أكبر معرَّضة للتبريد).
يحتوي الستراتوسفير (11-47 كم) على طبقة الأوزون (التركيز الأقصى عند ~25 كم)، التي تمتص الأشعة فوق البنفسجية من الشمس. وهذا الامتصاص يسخِّن مباشرةً جزيئات الهواء المحيطة. وفوق التروبوسفير، يتحوَّل مصدر الحرارة من الأشعة تحت الحمراء من السطح (الأسفل) إلى امتصاص الأشعة فوق البنفسجية (الأعلى)، فينعكس انحدار الحرارة - تصعد من -56.5 °م عند التروبوبوز إلى -2.5 °م عند الستراتوبوز (47 كم).
ISA + 15 °م تعني أن درجة حرارة سطح البحر الفعلية أعلى بـ 15 درجة من معيار ISA (15 °م + 15 °م = 30 °م). الطيارون يستخدمون هذا الاصطلاح في مخططات الأداء لأن الأيام الحارة تقلِّل دفع المحرك، وتزيد مسافة الإقلاع، وتقلِّل معدل الصعود. ومطار «حار وعالي» (ارتفاع عالٍ + ISA+) هو الأكثر متطلَّباً لأداء الطائرة. أدخل درجة حرارة سطح البحر الفعلية في الحاسبة، ومؤشر «انحراف عن ISA» سيخبرك بمقدار بُعدك عن المعيار على أي ارتفاع.
غالباً أبرد. باستخدام ISA مع 15 °م لسطح البحر، تظهر قمة إفرست (8,848 م) عند نحو -42 °م. وفي الواقع تتراوح حرارة القمة من -20 °م في الصيف إلى -60 °م في الشتاء بسبب التغير الفصلي لسطح البحر، وحرارة الرياح (التيارات النفاثة عند القمة قد تصل إلى 280 كم/س)، والرطوبة. وميزة حرارة الرياح في الحاسبة تضيف درجة الحرارة المحسوسة عند إدخال سرعة الرياح.
المصادر
- الغلاف الجوي المعياري الأمريكي 1976 (NOAA-S/T 76-1562)— NOAA و NASA والقوات الجوية الأمريكية
- الغلاف الجوي المعياري الدولي - ICAO Doc 7488— منظمة الطيران المدني الدولي
- PDAS - حاسبة ISA من البرامج الجوية العامة— Public Domain Aeronautical Software
هل حللنا مشكلتك اليوم؟