Перейти к содержанию

Барометрическая высота

Барометрическая высота — высота, которую находят по измеренному давлению, считая атмосферу стандартной. Так работают авиационные высотомеры и цифровые барометры в телефонах, часах и дронах.

Обновлено Редакция GAW

Барометрическая высота (pressure altitude) — высота, вычисленная по измеренному атмосферному давлению в предположении, что атмосфера соответствует стандартной модели: у моря 1013,25 гПа и 15 °C, а температура падает на 6,5 °C на километр. Метеослужба США (NWS) даёт для неё формулу (в оригинале — 145 366,45 фута):

h=44 307,69⋅(1−(P1013,25)0,190284)h = 44\,307{,}69 \cdot \left(1 - \left(\frac{P}{1013{,}25}\right)^{0{,}190284}\right)

Формула совпадает с таблицами Стандартной атмосферы США 1976 года с точностью до нескольких метров во всей тропосфере, до 11 км: давлению 898,74 гПа из таблицы соответствует 999,6 м по формуле при табличных 1000 м.

Чувствительность зависит от высоты: у моря 1 гПа соответствует примерно 8,3 м, на высоте около километра — 9,2 м. Поэтому барометр хорошо измеряет разность высот: этаж, подъём на холм, вертикальную скорость дрона. Bosch указывает, что BMP280 с относительной точностью ±0,12 гПа различает около метра, а шум после цифрового фильтра — сантиметры.

Абсолютная высота по давлению зависит от погоды: давление на уровне моря меняется на гектопаскали, и каждый гектопаскаль ошибки опорного давления у моря — около 8 м ошибки высоты. Поэтому высотомеры настраивают по текущему давлению, приведённому к уровню моря, а в навигации барометр дополняют GPS. Посчитать высоту по давлению, давление на высоте и приведённое давление можно в калькуляторе высоты по давлению; подключение цифровых барометров — в статье «Датчики давления».

Частые вопросы

Как вычислить высоту по давлению?

По формуле NWS: h = 44 307,69 · (1 − (P / 1013,25)^0,190284) метров, где P — давление в гектопаскалях. Давление 1000 гПа даёт 110,8 м, 900 гПа — 988 м. Чтобы получить высоту над морем, вместо 1013,25 подставляют текущее давление на уровне моря.

Насколько точно барометр измеряет высоту?

Разность высот за короткое время — очень точно: у моря 1 гПа соответствует примерно 8,3 м, и датчик BMP280 с относительной точностью ±0,12 гПа различает около метра. Абсолютную высоту портит погода: давление на уровне моря меняется, и ошибка опорного давления на 1 гПа сдвигает высоту на те же 8 м.

Чем барометрическая высота отличается от высоты по GPS?

GPS измеряет высоту геометрически по спутникам, барометр — по давлению воздуха. Барометр чутко отслеживает малые изменения высоты, но его показания уходят вместе с погодой; спутниковое измерение от погоды не зависит. В навигации их объединяют: Bosch называет улучшение GPS-навигации одним из применений своих барометров.

Источники

  1. National Weather Service. Pressure Altitude (wxcalc) — h = 145366,45 · (1 − (P / 1013,25)^0,190284) футов
  2. NOAA, NASA, USAF. U.S. Standard Atmosphere, 1976 (NASA-TM-X-74335, October 1976) — табл. I: давление на геопотенциальных высотах — 1000 м: 898,74 мбар, 3000 м: 701,08 мбар
  3. Bosch Sensortec. BMP280 Digital Pressure Sensor: Data sheet (BST-BMP280-DS001-26, revision 1.26, October 2021) — относительная точность ±0,12 гПа, что соответствует ±1 м; диапазон 300–1100 гПа

Нашли ошибку?

Смотрите также