Rad Odbora za dužine na standardu atmosphere (COESA), osnovan 1953 god., objavio je nekoliko standarda atmosfere nadmorske visine, verzije: 1958, 1962, 1966 i 1976 (“U.S. Standard Atmosphere”). Standard atmosfere predstavlja hipotetičku vertikalnu raspodelu temperature, pritiska, gustine, koji uz međunarodnu saglasnost postao reprezentativni model atmosfere za kalibraciju pritiska po nadmorskoj visini, podešavanje parametara letelica (aviona, raketa, projektila,…), izradi balističkih karti,…. Same vrednosti su aproksimacije srednje godišnjeg stanja atmosfere na srednjoj geografskoj širini. Prvi standard je usvojen dvadesetih godina dvadesetog veka za potrebe analize pritiska i u avio industriji. Kasnije su neke zemlje razvile svoje standarde, naročito SAD koje su objavile 1958 god. prvi svoj standard zasnovan na već postojećem internacionalnom. Tako se pojavio termin referentna atmosfera koja se koristi za opis atmosferskih parametara po nadmorskoj visini kako za pojedinačne tačke geografske širine tako i za globalno posmatranje. Pored toga “Standard Atmosfere” se koristi i za opis jonosfere, ozonskog omotača, koncentracije aerosoli, vetrova, vodene pare, itd.
Kako je napomenuto radi se o modelima koji uspešno reprezentuju stvarne osobine atmosfere po nadmorskoj visini (mogu se naći u zajedničkom radu “National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)”, “The National Aeronautics and Space Administration (NASA)” i “ The U.S. Air Force”). Danas preko trideset vladinih organizacija, industrija, istraživačkih laboratorija i univerziteta je članica COESA. Modeli su bazirani na raketnim i satelitskim snimcima, teoriji gasova, tako da su dobijene vrednosti gustine i temperature za stacionarno stanje atmosfere za umerenu solarnu aktivnost od nulte nadmorske visine do visine od 1000km. Do 32km ovaj standard se poklapa sa standardom u civilnom avio saobraćaju (ICAO).
Osnovne pretpostavke (standard 1966) su:
- vazduh je čist, suv idealni gas sa odnosom specifičnih toplotnih kapacitivnosti cp/cv=1.4,
- relativna molekularna masa do 90km iznosi 28.9644 (C12),
- glavni sastojci na nivou mora: N2 (78.084%), O2 (20.9476%), Ar (0.934%), CO2 (0.0314%), Ne (0.001818%), He (0.000524%), CH4 (0.0002%),
- usvojene srednje vrednosti stanja na nivou mora
– P = 101325 Pa = 0.1013250 MN/m2 = 2116.22 psf = 14.696 psi (1 Pa = 1 N/m2 = 10−5 bar = 10.197×10−6 at = 9.8692×10−6 atm),
– T = 288.15 K = 15 °C = 59 °F,
– ρ = 1.225 0 kg/m3 = 0.0764734 lbm/ft3,
– g = 9.80665 m/s2 = 32.174 1 ft/s2,
– R = 8.31432 J/mol-K = 1545.31 ft lb/lbmol-°R (konstanta idelnog gasa R=NA*kB).
1976 je najnovija verzija i razlikuje se od prethodne verzije samo iznad 32km:
Kako dobar izvor za proveru ovih vrednosti može poslužiti kalkulator na web adresi: http://www.luizmonteiro.com/StdAtm.aspx.
Prikaz temperature slojeva atmosfere i njihova godišnji interval
Slika 1. Prikaz temperature slojeva atmosfere i njihova godišnji interval.
Slika 2. Prikaz pritiska po visini atmosfere apsolutna(leva slika) relativna vrednost(desna slika).
Prikaz gustine vazduha po visini apsolutna(leva slika) relativna vrednost(desna slika)
Slika 3. Prikaz gustine vazduha po visini apsolutna(leva slika) relativna vrednost(desna slika).