标准大气

更新时间:2022-08-25 11:51

标准大气(standard atmosphere),又称“参考大气 (reference atmosphere)”。能够反映某地区(如中纬度)垂直方向上气温、气压、湿度等近似平均分布的一种模式大气。它能粗略地反映中纬度地区大气多年年平均状况,并得到一国或国际组织承认。

原理

假定大气是静止的、干洁的理想气体,在给定海平面气温、气压、密度以及温度随高度变化的廓线的条件下,由流体静力学方程和气体状态方程计算得到各高度的温度、气压和密度的数据。另外,在标准大气中还对各高度上大气的成分、标高、重力加速度、空气质点数密度、质点平均速度平均碰撞频率平均自由程平均分子量音速粘滞系数热传导率等有所规定。它可作为压力测高表校准、航空器性能计算、飞机和火箭设计、弹道查算表和气象图表制作的依据。

中国国家标准规定的标准大气压, 采用海平面温度为15℃,气压为1013.25百帕,密度为1.2250千克/米3;在11千米以下,高度每增高100米,温度降低0.65℃;在11~20千米,温度保持-56.5℃。这样规定的标准大气压,与中国中纬度(北纬45°)实际大气十分接近。

国内

鉴于多年来中国尚无统一的大气标准,而USSA-1976是一个较为成熟的大气模式,其50公里以下已为ISO选用,且同ICAO和WMO标准大气的相应部分也一致,其30公里以下同中国中纬度(45°N)实际大气又十分接近,故中国国家标准总局已将USSA-1976的30公里以下部分选作中国的国家标准(GB1920-80),自1980年5月1日起实施。当然,在考虑具体问题时,仍应注意纬度和季节对实际大气的影响。

参考大气

铅直方向温度、气压和密度按一种假定的规律分布的模式大气。它能粗略反映中纬度地区多年的大气年平均状况,并得到一国或国际组织所承认。一种标准大气,除相隔多年发现和实际情况相差较大应做修正外,不许经常变动。如果同时考虑大气参数随纬度和季节等变化而拟订的大气模式,则称为参考大气或标准大气补充。

国际提案

1919年A.图森提出了第一个国际标准大气提案。该模式采用的海平面温度为15℃;在11公里以下,高度每增加100米,温度降低0.65℃;在11~20公里范围内,温度保持-56.6℃。这个标准,在1920年被作为制定早期航空标准大气的基础,1922年被欧洲很多国家所采用。该模式给定的对流层中温度的分布,仍为现代各标准大气所采用。多年来,国际上曾出现过多种大气模式,其中除了有美、苏等国编制的标准大气外,还有为国际标准化组织(ISO)、世界气象组织(WMO)、国际民用航空组织(ICAO)和空间研究委员会(COSPAR)等所采用的标准大气或参考大气,在国际上影响较大的是1962年和1976年的美国标准大气。

1962年美国标准大气(USSA-1962)是由美国标准大气推广委员会(COESA)提出的,它能反映太阳黑子数从最小值到最大值期间,中纬度地区在-5~700公里高度范围的大气全年平均状况。1964年国际民用航空组织就采用它作为32公里以下大气的国际标准,1973年也采用它作为50公里以下大气的国际标准。ICAO和WMO参加了ISO的有关标准大气的全部起草过程,这一标准在当时为美、苏、英、法、日等20个成员国所赞成,并取得了国际上的广泛承认。以后,从火箭和卫星探测的丰富资料中人们发现,1962年美国标准大气规定的密度,在70~80公里范围内,约偏大10%,在90公里附近,约偏小10%;所规定的外逸层温度,偏高500K。因此,COESA对USSA-1962进行了修订,编制出1976年美国标准大气。它能代表中等太阳活动期间,中纬度地区由地面到1000公里的理想静态大气的平均结构。这个标准在位势高度51公里以下和USSA-1962完全相同,50~80公里与ISO的暂用国际标准一致。COESA工作组认为,USSA-1976是表示大气平均状况的最佳模式。

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