Interested Article - Высота однородной атмосферы

Высота однородной атмосферы (обозначается $H$ $H$ , также встречается название шкала высоты ) — величина, характеризующая протяжённость атмосферы . Она определяется как толщина условной атмосферы, имеющей всюду ту же температуру и плотность, что и на поверхности у реальной, и такую же массу.

График давления в земной атмосфере от высоты

Высоту однородной атмосферы можно рассчитать следующим образом:

H={\frac {kT}{mg}},

H={\frac {kT}{mg}},

или, что то же самое,

H={\frac {RT}{\mu g}},

H={\frac {RT}{\mu g}},

где:

k — постоянная Больцмана
R — универсальная газовая постоянная
T — температура атмосферы
m — средняя масса молекулы
μ — средняя молярная масса атмосферы
g — ускорение свободного падения .

Если температура и состав атмосферы на всех высотах одинаковы, зависимость давления и концентрации от высоты описывается барометрической формулой :

$p=p_{0}\exp \left(-{\frac {h-h_{0}}{H}}\right)$ $p=p_{0}\exp \left(-{\frac {h-h_{0}}{H}}\right)$ и $n=n_{0}\exp \left(-{\frac {h-h_{0}}{H}}\right)$ $n=n_{0}\exp \left(-{\frac {h-h_{0}}{H}}\right)$ ,

то есть высота однородной атмосферы равна росту высоты, на котором давление и концентрация уменьшаются в e раз, и это справедливо для любого участка. Чем больше $H$ $H$ , тем медленнее убывает с высотой давление и тем более протяжена атмосфера.

В реальной атмосфере температура (а в верхних слоях — и состав) зависит от высоты, поэтому $H$ $H$ , описывающая быстроту уменьшения давления и концентрации с высотой, для разных высот (а в верхних слоях — и для разных газов) различна.

Значения для Земли

Для Земли однозначно определено всё, кроме температуры; для разных температур (на разных высотах) можно получить следующие значения $H$ $H$ (описывающей быстроту уменьшения давления и концентрации с высотой):

T = 290 K, H = 8,5 км
T = 273 K, H = 8 км
T = 260 K, H = 7,6 км
T = 210 K, H = 6 км

Эти значения справедливы для нижних слоёв атмосферы. В верхних слоях из-за отличий температуры и химического состава $H$ $H$ значительно отличается. На неё влияет солнечная активность . Так, для высоты 275 км были получены значения $H$ $H$ 60 км в 1958 году и 40 км в 1960—1961 годах .

Значения для других тел Солнечной системы

Для некоторых объектов Солнечной системы значения $H$ $H$ следующие :

Венера : 15,9 км
Земля : 8,5 км
Марс : 11,1 км
Юпитер : 27 км
Сатурн : 59,5 км
- Титан : 21 км
Уран : 27,7 км
Нептун : 19,1—20,3 км
Плутон : ~60 км

Разное

Высота однородной атмосферы используется в астрономии для грубой оценки оптической толщины атмосферы .

Примечания

Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс астрономии. — 2-е, исправленное. — М. : УРСС , 2004. — С. 241. — 544 с. — ISBN 5-354-00866-2 .
King-Hele D. G., Rees J. M. (1962). . Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences . 270 (1343): 562—587. DOI : . из оригинала 2021-11-21 . Дата обращения 2021-11-21 . Используется устаревший параметр |deadlink= ( справка )
(неопр.) . NASA (2019). Дата обращения: 9 марта 2020. 26 августа 2019 года.
Миронов А. В. (неопр.) . Прецизионная фотометрия . Астронет. Дата обращения: 9 марта 2020. 25 февраля 2020 года.