Высота - Altitude

Для использования в географии см. Высота. Для использования в астрономии см. Угол высоты. Для использования в других целях см. Высота (значения).
Не путать с Отношение.

Для более широкого освещения этой темы см. Вертикальная позиция.

Высота или рост (также иногда называемый «глубиной») определяется в зависимости от контекста, в котором он используется (авиация, геометрия, географическая съемка, спорт, атмосферное давление и многие другие). По общему определению, высота - это измерение расстояния, обычно по вертикали или "вверх", между контрольными точками. датум и точка или объект. Базовые данные также часто меняются в зависимости от контекста. Хотя термин высота обычно используется для обозначения высота над уровнем моря места, в география период, термин высота часто предпочтительнее для этого использования.

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

В авиации

Смотрите также: Уровень моря § Авиация, и Вертикальное эшелонирование (авиация)
Главная категория: Высоты в авиации
Обычный Боинг 737-800, курсирующий на высоте 32 000 футов. Под ним - пачка облаков. Над ним яркое голубое небо.
Самолет на крейсерской высоте.
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.[1]

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

Барометрическая высота разделенное на 100 футов (30 м), составляет эшелон полета, и используется над высота перехода (18 000 футов (5 500 м) в США, но может достигать 3 000 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 (29,92дюйм рт. ст. или 1013,25гПа ).

В кабине экипажа главным инструментом для измерения высоты является давление. высотомер, что является анероидный барометр с лицевой стороной, указывающей расстояние (футы или метры) вместо атмосферное давление.

В авиации существует несколько типов высоты:

  • Указанная высота является показанием высотомера, когда он установлен на местное барометрическое давление на среднем уровне моря. В британской авиационной радиотелефонии, расстояние по вертикали до уровня, точки или объекта, рассматриваемого как точка, измеренное от среднего уровня моря; по радио это называется высота.(увидеть QNH )[2]
  • Абсолютная высота - вертикальное расстояние самолета над местностью, над которой он летит.[1]:II Его можно измерить с помощью радиолокационный высотомер (или «абсолютный высотомер»).[1] Также называется "высота радара" или футы / метры. над уровнем земли (AGL).
  • Истинная высота это фактическая высота над средний уровень моря.[1]:II Указана высота с поправкой на нестандартные температуру и давление.
  • Рост расстояние по вертикали над контрольной точкой, обычно высота местности. использование радиотелефонии, вертикальное расстояние уровня, точки или объекта, рассматриваемого как точка, измеренное от заданной точки отсчета; по радио это называется рост, где указанная точка отсчета - высота аэродрома (см. QFE )[2]
  • Барометрическая высота - высота над стандартной базовой плоскостью атмосферного давления (обычно 1013,25 мбар или 29,92 дюйма рт. ст.). Барометрическая высота используется для обозначения «эшелона полета», который является стандартом для сообщений о высоте в воздушном пространстве класса A (выше примерно 18 000 футов) . Барометрическая высота и отображаемая высота совпадают, когда высотомер установлен на 29,92 дюйма ртутного столба или 1013,25 миллибар.
  • Высота по плотности это высота, скорректированная для не-ISA Международная стандартная атмосфера атмосферные условия. Летно-технические характеристики самолета зависят от плотности и высоты, 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 тяжело загруженных самолетов.

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

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

В атмосферных исследованиях

Смотрите также: Атмосферное давление § Изменение высоты

Атмосферные слои

Основная статья: Атмосферные слои

В Атмосфера Земли делится на несколько высотных регионов. Эти регионы начинаются и заканчиваются на разной высоте в зависимости от сезона и расстояния от полюсов. Указанные ниже высоты являются средними:[3]

В Карманская линия, на высоте 100 километров (62 миль) над уровень моря, по соглашению определяет, представляет собой разграничение между атмосферой и Космос.[4] Термосфера и экзосфера (наряду с более высокими частями мезосферы) - это области атмосферы, которые условно определяются как пространство.

Большая высота и низкое давление

Регионы на Земля поверхность (или в ее атмосфере), находящиеся высоко над средним уровнем моря, называются большая высота. Иногда считается, что большая высота начинается на высоте 2400 метров (8000 футов) над уровнем моря.[5][6][7]

На большой высоте атмосферное давление ниже, чем на уровне моря. Это происходит из-за двух конкурирующих физических эффектов: гравитации, которая заставляет воздух приближаться к земле как можно ближе; и теплосодержание воздуха, которое заставляет молекулы отскакивать друг от друга и расширяться.[8]

Температурный профиль

Основная статья: Промежуток времени
Дальнейшая информация: Атмосферная температура

Температурный профиль атмосферы является результатом взаимодействия между радиация и конвекция. Солнечный свет в видимый спектр ударяется о землю и нагревает ее. Затем земля нагревает воздух на поверхности. Если радиация были единственным способом передачи тепла от земли в космос, парниковый эффект Количество газов в атмосфере будет поддерживать температуру земли примерно 333 К (60 ° C; 140 ° F), а температура будет экспоненциально спадать с высотой.[9]

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 конвекция. Конвекция приходит в равновесие, когда воздушный шарик на заданной высоте имеет такую ​​же плотность, как и его окружение. Воздух - плохой проводник тепла, поэтому частицы воздуха будут подниматься и опускаться без теплообмена. Это известно как адиабатический процесс, имеющий характерную кривую давление-температура. При понижении давления температура понижается. Скорость снижения температуры с увеличением высоты известна как адиабатический градиент, что составляет примерно 9,8 ° C на километр (или 5,4 ° F [3,0 ° C] на 1000 футов) высоты.[9]

Отметим, что наличие воды в атмосфере усложняет процесс конвекции. Водяной пар содержит скрытые теплота испарения. Когда воздух поднимается и охлаждается, он в конечном итоге становится насыщенный и не может удерживать количество водяного пара. Водяной пар конденсируется (образуя облака ), и выделяет тепло, которое изменяет погрешность сухой адиабатический градиент к влажный адиабатический градиент (5,5 ° C на километр или 3 ° F [1,7 ° C] на 1000 футов).[10]В среднем Международная организация гражданской авиации (ИКАО) определяет международная стандартная атмосфера (ISA) с температурой скорость отклонения 6,49 ° C на километр (3,56 ° F на 1000 футов).[11] Фактическая скорость может варьироваться в зависимости от высоты и местоположения.

Наконец, обратите внимание, что только тропосфера (до примерно 11 километров (36 000 футов) над уровнем моря) в атмосфере Земли происходит заметная конвекция; в стратосфера, наблюдается небольшая вертикальная конвекция.[12]

Воздействие на организмы

Люди

Основная статья: Воздействие большой высоты на человека

Медицина признает, что высота над уровнем моря выше 1500 метров (4900 футов) начинает влиять на людей,[13] и нет данных о людях, живущих на экстремальных высотах выше 5 500–6 000 метров (18 000–19 700 футов) более двух лет.[14] По мере увеличения высоты атмосферное давление уменьшается, что влияет на людей, уменьшая частичное давление из кислород.[15] Недостаток кислорода на высоте более 2400 метров (8000 футов) может вызвать серьезные заболевания, такие как: высотная болезнь, высокогорный отек легких, и высотный отек головного мозга.[7] Чем выше высота, тем больше вероятность серьезных последствий.[7] Человеческое тело может адаптироваться к большой высоте за счет учащения дыхания, учащения пульса и регулирования химического состава крови.[16][17] На адаптацию к большой высоте могут уйти дни или недели. Однако выше 8000 метров (26000 футов) (в "зона смерти ") высотная акклиматизация становится невозможной.[18]

Общий уровень смертности среди постоянных жителей на больших высотах значительно ниже.[19] Кроме того, существует зависимость «доза-реакция» между увеличением и уменьшением распространенности ожирения в Соединенных Штатах.[20] Кроме того, недавняя гипотеза предполагает, что большая высота может защищать от болезни Альцгеймера за счет действия эритропоэтина, гормона, выделяемого почками в ответ на гипоксию.[21]Однако у людей, живущих на возвышенностях, статистически значимо выше уровень самоубийств.[22] Причина повышенного суицидального риска пока неизвестна.[22]

Спортсменов

Для спортсменов большая высота оказывает два противоречивых эффекта на результативность. Для взрывоопасных мероприятий (спринты до 400 метров, длинный прыжок, тройной прыжок ) снижение атмосферного давления означает меньшее атмосферное сопротивление, что обычно приводит к улучшению спортивных результатов.[23] В соревнованиях на выносливость (бег на 5000 метров и более) преобладающим эффектом является снижение уровня 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».[24]

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.[25][26] Эти изменения лежат в основе высотная подготовка который является неотъемлемой частью тренировки спортсменов в ряде видов спорта на выносливость, включая легкую атлетику, бег на длинные дистанции, триатлон, велоспорт и плавание.

Другие организмы

Основная статья: Организмы на большой высоте

Недостаток кислорода и пониженная температура усложняют жизнь на большой высоте. Несмотря на эти условия окружающей среды, многие виды успешно размножаются. адаптирован на больших высотах. Животные разработали физиологические приспособления для увеличения поглощения и доставки кислорода к тканям, которые могут использоваться для поддержания метаболизма. Стратегии, используемые животными для адаптации к большой высоте, зависят от их морфология и филогения. 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.

Также существует общая тенденция к меньшим размерам тела и более низким видовое богатство на больших высотах, вероятно, из-за более низкого парциального давления кислорода.[27] Эти факторы могут уменьшить продуктивность в высокогорных местах обитания, а это означает, что будет меньше энергии, доступной для потребления, роста и активности.[28]

Однако некоторые виды, например птицы, процветают на большой высоте.[29] Птицы процветают благодаря физиологическим особенностям, благоприятным для полетов на больших высотах.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c d Аэронавигация. Управление ВВС. 1 декабря 1989 г. AFM 51-40.
  2. ^ а б Руководство по радиотелефонии. Управление гражданской авиации Великобритании. 1 января 1995 г. ISBN  978-0-86039-601-7. CAP413.
  3. ^ «Слои атмосферы». JetStream, онлайн-школа погоды Национальной службы погоды. Национальная служба погоды. В архиве с оригинала 19 декабря 2005 г.. Получено 22 декабря 2005.
  4. ^ Д-р С. Санс Фернандес де Кордова (24 июня 2004 г.). «100-километровый рубеж космонавтики». Fédération Aéronautique Internationale. Архивировано из оригинал 9 августа 2011 г.
  5. ^ Медицинский словарь нового мира Вебстера. Вайли. 2008 г. ISBN  978-0-470-18928-3.
  6. ^ "Учебник по высоте". Международное общество горной медицины. Архивировано из оригинал 19 июля 2011 г.. Получено 22 июн 2011.
  7. ^ а б 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 | журнал = (Помогите)
  8. ^ "Атмосферное давление". NOVA Online Эверест. Служба общественного вещания. В архиве из оригинала 25 января 2009 г.. Получено 23 января 2009.
  9. ^ а б Гуди, Ричард М .; Уокер, Джеймс К.Г. (1972). «Атмосферные температуры» (PDF). Атмосфера. Прентис-Холл.
  10. ^ «Сухая адиабатическая задержка». tpub.com. Архивировано из оригинал 3 июня 2016 г.. Получено 2 мая 2016.
  11. ^ Руководство по стандартной атмосфере ИКАО (расширено до 80 км (262 500 футов)) (Третье изд.). Международная организация гражданской авиации. 1993. ISBN  978-92-9194-004-2. Doc 7488-CD.
  12. ^ «Стратосфера: обзор». UCAR. Получено 2 мая 2016.
  13. ^ "Учебное пособие по высотам, не предназначенное для врачей". Международное общество горной медицины. Архивировано из оригинал 23 декабря 2005 г.. Получено 22 декабря 2005.
  14. ^ Запад, JB (2002). «Высочайшее постоянное жилище человека». Высотная медицинская биология. 3 (4): 401–407. Дои:10.1089/15270290260512882. PMID  12631426.
  15. ^ Павлин, Эндрю Дж (17 октября 1998 г.). «Кислород на большой высоте». Британский медицинский журнал. 317 (7165): 1063–1066. Дои:10.1136 / bmj.317.7165.1063. ЧВК  1114067. PMID  9774298.
  16. ^ 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. В архиве из оригинала от 11 января 2009 г.
  17. ^ 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). Получено 5 марта 2009.
  18. ^ «Эверест: зона смерти». Новая звезда. PBS. 24 февраля 1998 г.
  19. ^ Уэст, Джон Б. (январь 2011 г.). «Захватывающие времена в изучении постоянных жителей высокогорья». Высотная медицина и биология. 12 (1): 1. Дои:10.1089 / ham.2011.12101. PMID  21452955.
  20. ^ Voss, 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. Дои:10.1038 / ijo.2013.5. PMID  23357956.
  21. ^ Исмаилов Р.М. (июль – сентябрь 2013 г.). «Эритропоэтин и эпидемиология болезни Альцгеймера». Alzheimer Dis. Доц. Disord. 27 (3): 204–6. Дои:10.1097 / WAD.0b013e31827b61b8. PMID  23314061.
  22. ^ а б 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. Дои:10.1089 / ham.2010.1058. ЧВК  3114154. PMID  21214344.
  23. ^ Уорд-Смит, AJ (1983). «Влияние аэродинамических и биомеханических факторов на выполнение прыжков в длину». Журнал биомеханики. 16 (8): 655–658. Дои:10.1016/0021-9290(83)90116-1. PMID  6643537.
  24. ^ «Мировой список ИААФ в помещении 2012» (PDF). Статистическое бюро ИААФ. 9 марта 2012. Архивировано с оригинал (PDF) 22 октября 2013 г.
  25. ^ Wehrlin, 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. Физиол. 100 (6): 1938–45. Дои:10.1152 / japplphysiol.01284.2005. PMID  16497842.
  26. ^ Гор, CJ; Clark, SA; Saunders, PU (сентябрь 2007 г.). «Негематологические механизмы улучшения работы на уровне моря после воздействия гипоксии». Медико-спортивные упражнения. 39 (9): 1600–9. Дои:10.1249 / mss.0b013e3180de49d3. PMID  17805094.
  27. ^ Якобсен, декан (24 сентября 2007 г.). «Низкое давление кислорода как движущий фактор для высотного снижения таксонового богатства ручных макробеспозвоночных». Oecologia. 154 (4): 795–807. Bibcode:2008Oecol.154..795J. Дои:10.1007 / s00442-007-0877-х. PMID  17960424.
  28. ^ 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. Дои:10.1111 / j.1095-8312.2011.01768.x.
  29. ^ McCracken, K. G .; Баргер, CP; Bulgarella, M; Джонсон, КП; и другие. (Октябрь 2009 г.). «Параллельная эволюция основных генов гемоглобина восьми видов водоплавающих птиц Анд». Молекулярная эволюция. 18 (19): 3992–4005. Дои:10.1111 / j.1365-294X.2009.04352.x. PMID  19754505.

внешние ссылки