הפרק שלהלן דן במערכת פתוחה שהיא האטמוספירה בכללה.

טמפרטורה - גודל המבטא את "רמת התנועה" של חלקיקי החומר ומהווה מדד לאנרגיה קינטית של החלקיקים.

א.      טמפרטורת האוויר – הנה הביטוי לכמות האנרגיה האצורה במולקולות האוויר.

ב.       הטמפ' נמדדת ע"י מכשיר המכונה תרמומטר.

ג.        שלוש יחידות מקובלות למדידת הטמפ' :

1)      סולם צלזיוס C – בסולם זה טמפ' הקיפאון הינה 0 ואילו טמפ' הרתיחה של המים הינה 100 מעלות.

2)      סולם פרנהייט F – בסולם זה טמפ' הקיפאון של המים הינה 32 מעלות וטמפ' הרתיחה הנה 212 מעלות.

3) סולם קלווין - לא רלוונטי עבור לימדי תיאורית טיס.

המרה מסולם אחד למשנהו -  פרנהייט/צלזיוס או צלזיוס/פרנהייט, מבוצעת באמצעות הנוסחאות שלהלן :

להמרה מהירה ומקורבת במידה טובה F-32)/2=C) 

נוסחת ההמרה שלעיל תקפה וישימה עבור מעבר מסולם טמפ' אחד לאחר כגון, מעבר מסולם טמפ' צלזיוס לסולם טמפ' פרנהייט ולהפך.

המרה ממעלה אחת לאחרת כגון, המרה ממעלת צלזיוס למעלת פרנהייט ולהפך תבוצע באמצעות נוסחת השיוויון 1C = 1.8F

 3) סולם קלווין K – בסולם זה הטמפ' המזערית היא 0 - המכונה גם ה"אפס המוחלט". טמפ' בה חלקיקי החומר "נטולי" אנרגיה לחלוטין. טמפ' הקפאון הנה  273- מעלות.

המרה מסולם קלווין לצלזיוס מבוצעת באמצעות הנוסחה שלהלן :

טבלת המרות סולמות צלזיוס - פרנהייט - קלווין

:טמפ' בתעופה

OAT – טמפ' האוויר של סביבת המטוס.

TAT – טמפ' האוויר הנע יחסית למטוס והובא לעצירה מוחלטת בחיישן המדידה וכתוצאה עלתה הטמפ' שלו.

SAT – טמפ' האוויר המתוקנת.

RAT – טמפ' האוויר אשר נמדדה ע"י חיישן ללא עצירה (Rosemount Probe)

1.  הטמפ' במקום כלשהו על פני כדור הארץ תלויה בגורמים הבאים :

1)      זווית הפגיעה של קרני השמש בקרקע תלויה במיקום על פני הכדור, בעונת השנה ובשעת היום.

ככול שזווית הפגיעה של קרני השמש בקרקע תהייה ניצבת יותר, כך תקבל כל פיסת קרקע כמות גדולה יותר של קרינה.

2)      ים לעומת יבשה – הים קולט אנרגיה לאט יותר (מתחמם) מהיבשה וגם פולט אותה לאט יותר (מתקרר) מן הסיבות הבאות:

א)      למים חום סגולי גבוה מאשר לאדמה.

ב)      בים מתקיים תהליך ערבוב והולכת חום לעומק של כמה עשרות מטרים ואילו באדמה מתחממת רק השכבה העליונה.

ג)       חימום המים גורר התאדות וזו "גוזלת" חלק מהאנרגיה הפוגעת במים.

3)      סוג הקרקע – הקרקע מחזירה חלק מהקרינה הפוגעת בה. קרניים מאלו חוזרות לחלל ואינן משתתפות בחימום כדור הארץ והאטמוספרה. לכל סוג קרקע כושר החזר שונה וככול שכושר ההחזר גבוהה יותר כך תפחת כמות האנרגיה הנקלטת ועמה הפחתה בחימום הקרקע.

4)      צבע הקרקע – צבע בהיר מחזיר קרינה יותר מצבע כהה ועל כן קרקע בעלת גוון בהיר תתחמם פחות מקרקע בעלת גוון כהה.

2. חום - אנרגיה העוברת מגוף אחד לאחר.

א.      חום כמוס - הוא שיעור האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומר מצב צבירה אחד למשנהו. תהליכי המעבר המחייבים השקעת חום כמוס: 

מוצק -- > נוזל -- > גז.

ב.  כדי להעביר חומר ממצב מוצק לנוזל, או ממצב נוזל למצב גזי - יש להשקיע אנרגיה כדי להביא את הנוזל לטמפ' רתיחה (או ההתכה בהתאמה), ובנוסף, יש להשקיע עוד אנרגיה כדי להעביר את הנוזל למצב הבא, השקעת האנרגיה הנוספת הזו אשר אינה משנה את טמפ' החומר ורק מעבירה אותו ממצב אחד למשנהו, קרויה "חום כמוס". לכל חומר חום כמוס אופייני.

3. לחות – מידת הרטיבות/מים הנמצאת באוויר.

א.      לחות באוויר עשויה להופיע בכל אחד משלושת מצבי הצבירה : אדי מים, טיפות מים, גבישי קרח.

ב.       כמות המים באוויר נמוכה מאד ובכ"ז חשיבות נוכחותם רבה מאד ובפרט המעברים בין מצבי הצבירה בהם משתחרר או נקלט חום.

ג.        יחס ערוב –היחס בין מסת אדי המים באוויר לבין מסת האוויר היבש.

ד.       לחות מוחלטת – כמות אדי המים שמכיל נפח מסוים של גוש אוויר.

ה.      לחות מרבית – הכמות המרבית שיכול להכיל גוש אוויר מסוים בטמפ' מוגדרת.

ו.       לחות יחסית  - היא יחס המבוטא באחוזים בין כמות האדים שבאוויר בטמפרטורה נתונה, לבין כמות האדים שאוויר בנפח זה יכול להכיל במצב של רוויה. 

ז.        גוש אוויר חם יכיל יותר מים מאשר אותו הגוש המצוי בטמפ' נמוכה יותר.

ח.        אוויר רווי – גוש אוויר המכיל את הכמות המרבית של אדי מים שיכול להכיל.

ט.       אוויר יבש - גוש אוויר המכיל פחות מ - 100% מתכולת המים שיכול להכיל.

(הכמות המוחלטת שווה לכמות המרבית – 100% לחות)

הערה: בנפח של 1 מטר מעוקב בגובה פני הים, יש כ - 1 ק"ג אוויר             

ח.      לחות יחסית – היחס בין כמות אדי המים שבגוש אוויר (לחות מוחלטת), לבין הכמות המרבית שיכול להכיל באותה טפרטורה.

ט.      אם נקרר גוש אוויר שהינו בטמפ' ולחות מוגדרים, הלחות היחסית שלו תעלה.

י.        טמפ' נקודת הטל –הטמפרטורה אליה יש לקרר  נפח אוויר (בתנאי לחץ ולחות קבועים) בכדי לגרום בו לרוויה,

כלומר לעלייה של הלחות היחסית בו ל- 100% (והופעת טיפות מים) .

יא.    עננים וערפל נוצרים כאשר הלחות היחסית מגיעה ל – 100%.

יב.     גוש אוויר מתקרר באחת מן הדרכים הבאות :

         1)      גוש אוויר חם נע על פני שטח/קרקע חמים.

        2)      הקרקע מתקררת (כגון בלילה)  וגרמת לגוש האוויר שמעליה להתקרר גם כן.

      3)      גוש האוויר נע מעלה ועל כן מתקרר.

יג.      גוש אוויר שהתקרר באחת מהדרכים שנמנו לעיל, עשוי להגיע לרוויה ועל כן אדי המים שבו יחלו לשנות מצב צבירה לטיפות מים. הייה ותהליך הקירור יימשך, טיפות המים עשויות לשנות שוב מצב צבירה ולהפוך לגושי קרח קטנים.

הערה: לחות גבוהה מפחיתה צפיפות האוויר ביחידת נפח, כי מולקולות המים תופסות מקומן של מולקולות האוויר. לחות גבוהה משפיע לרעה על העילוי וכוח המנוע.

4.      תהליך אדיאבטי –

א.      תהליך בו לא מתרחש מעבר חום מהמערכת לסביבה או להיפך.

כאשר גז מתפשט בתהליך אדיאבטי, האנרגיה הפנימית שלו קטנה (ועמה הלחץ), ואילו כאשר גז נדחס בתהליך אדיאבטי, האנרגיה הפנימית שלו גדלה (ועמה הלחץ). במערכת מבודדת ניתן לבצע תהליכים אדיאבטים.

האוויר הינו בבחינת מערכת מבודדת מאחר והולכת החום שלו גרועה עד כדי כך שנחשב מבודד טוב. (שמיכת פוך ממלאת תפקידה על הצד הטוב כי הנוצות כולאות אוויר).

ב.       כאשר גוש אוויר מתפשט הלחץ הפנימי פוחת הוא מתקרר  וכאשר הוא מתכווץ, הלחץ הפנימי גדל והוא מתחמם.

ההתפשטות עשויה להיות תוצאה של עליית גוש אוויר (שאשר "נבעט" כלפי מעלה מחמת חימום הקרקע שמתחתיו).  גוש האוויר העולה הנו בעל לחץ אוויר נמוך מסביבתו ולכן עולה לגובה, עד לשכבה בה הלחץ הסביבתי שווה לשלו, ואילו ההתכווצות עשויה להיות תוצאה של גוש אוויר בעל לחץ גבוה, היורד עד לשכבה בה הלחץ שווה לשלו.

ג.        מידת השינוי בטמפ' עקב השינוי בגובה בתהליך אדיאבטי, ניתנת לחישוב עבור סוגים שונים של גז וקרויה – "מפל אדיאבטי".

ד.       מפל אדיאבטי יבש – קצב ההתקררות עקב עלייה בגובה של גוש אוויר יבש, כ – 3 מעלות צלזיוס לכל 1000 רגל.

ה.      מפל אדיאבטי לח - קצב ההתקררות עקב עלייה בגובה של גוש אוויר ברוויה, כ – 1.5 מעלות צלזיוס ל – 1000 רגל.

          רוויה - כאשר טמפ' גוש האוויר יורדת לטמפ' נקודת הטל ומתחילה התעבות אדי המים לטיפות קטנות היוצרות ערפל ועננים.

ו.        ההבדל בין קצב ההתקררות של גש האוויר היבש והלח, טמון בהשתחררות החום הכמוס האגור במולקולות המים במהלך התקררות גוש האוויר והתעבות אדי המים. החום הכמוס שהשתחרר מועבר לאוויר שסביב מולקולות המים ומשהה תהליך התקררותו של גוש האוויר ומוריד את שיעור ירידת הטמפ' מ - 3 מעלות ל - 1000 רגל ל - 1.5 מעלות ל - 1000 רגל.

ז.        מפל נקודת הטל – טמפ' הטל יורדת ב – 1/2° לכל 1000 רגל.

ח.       מפל איזוטרמי - הטמפ' יציבה ואינה משתנה עם הגובה

ט.       מפל הפוך - אינוורסיה - הטמפ' עולה עם העליה בגובה

Lapse Rate

5. לחץ וצפיפות – הכוח המופעל על יחידת שטח.

     א.      לחץ האוויר – הכוח אותו מפעיל עמוד אוויר (מחמת משקלו) על יחידת שטח.

    ב.       ככל שנעלה גבוה יותר, יקטן עמוד האוויר שמעלינו, לחצו יפחת וצפיפות האוויר תקטן. 

צפיפות האוויר בגובה פני הים ובתנאים סטנדרטיים היא בערך 1.225 ק"ג לכל מ"ק.

הצפיפות משתנה בהתאם לאחוז הלחות באוויר והטמפרטורה. צפיפות זו יורדת עם העלייה בגובה בערך באותו יחס שהלחץ יורד.

         ג.        צפיפות הנה כמות האוויר ביחידת נפח.

         ד.       צפיפות האוויר הנה פונקציה של הלחץ, הטמפ' והלחות שבאוויר.

לחץ גבוה, משמע  שצפיפות האוויר ביחידת נפח גבוהה יותר.

לחץ נמוך, משמע שצפיפות האוויר ביחידת נפח נמוכה יותר.

טמפ' ולחות גבוהים מקטינים צפיפות האוויר.

טמפ' עולה גורמת למולקולות האוויר להגדיל המרווחים ביניהן.

מולקולות המים נדחקות בין מולקולות האוויר ומגדילות המרווחים ביניהן.

.טמפ' ולחות נמוכים, מגדילים צפיפות האוויר

טמפ' הנה פועל יוצא וביטוי מדיד של רמת התנועה של מולקולות.

כאשר המולקולות בתנועה חזקה, הטמפ' הנמדדת גבוהה ולהפך.

כאשר המולקולות בתנועה חזקה, המרווחים ביניהן גדלים ולהפך.

מולקולות המים המצויות בין מולקולות האוויר מגדילות את המרווחים בין מולקולות האוויר ובכך מפחיתות את צפיפותן.

בהעדר מולקולות מים, המרווחים בין מולקולות האוויר פוחתים.

כאשר הטמפ' עולה, צפיפות האוויר פוחתת והלחץ שלו גדל.

כאשר הטמפ' יורדת, צפיפות האוויר גדלה והלחץ שלו פוחת.

הקשר ההפוך בין טמפ' לצפיפוות מובן . מה שלא מובן הוא מדוע קיים קשר ישר בין בין טמפ' ולחץ (למרות הקשר ההפוך בין טמפ' וצפיפות) !?

כאשר מולקולות האוויר מתחממות, תנועתן מתגברת וזו נמדדת כעליה בטמפ'. ככול שמתקררות, תנועתן פוחתת וזו נמדדת כירידת הטמפ'.

השינוי בצפיפות, ממתן את את השינוי בטמפ'.

לו התהליך מתרחש במיכל סגור, שינוי הטמפ' היה גבוה יותר,  כי אין למולקולות האוויר אפשרות להפחית את הצפיפות. 

בירידת הטמפ' במיכל סגור הלחץ פוחת, כי אין מולקלות אוויר הנכנסות וממלאות את המקום שהתפנה.

     ה.      צפיפות נמוכה מפחיתה את כוח העילוי ואת כוח המנוע. צפיפות גבוהה מגבירה את כוח העילוי ואת כוח המנוע.

שים לב !  באטמוספירה סטנדרטית, עם העליה בגבוה הטמפ' יורדת וגם הלחץ יורד ולהפך. עם הירידה בגובה, הטמפ' עולה והלחץ עולה.

כתוצאה:

בגובה אמיתי מסוים בו הטמפ' גבוהה מהסטנדרטית, האוויר מתפשט והלחץ נמוך מהסטנדרטי = גובה לחץ גבוה מהגובה האמיתי.

בגובה אמיתי מסוים בו הטמפ' נמוכה מהסטנדרטית, האוויר מתכווץ והלחץ גבוה מהסטנדרטי = גובה לחץ נמוך מהגובה האמיתי.

    ו.        מדידת הלחץ - לחץ האוויר נמדד באמצעות עמוד נוזל (בד"כ כספית) המצוי בכלי. לחץ האוויר על הנוזל שבכלי יקבע את גובה הנוזל בעמוד.

     ז.        יחידות מקובלות למדידת לחץ :

1)      מילימטר/אינטש כספית – גובה עמוד הכספית במערכת אשר בשרטוט מס' 3 לעיל.

2)      מיליבר -  Mb- בר היא יחידת מידה של לחץ השווה למיליון דין לסנטימטר רבוע, כלומר למאה אלף פסקל .

מקור המילה הוא מיוונית báros, שמשמעותה משקל.

לחץ אוויר אטמוספירי ניתן לרוב במיליבר (אלפיות "בר"). לחץ האוויר הסטנדרטי בגובה פני הים הוא 1013.25 מיליבר (או 1.01325 bar).

הקטופאסקל – HpA  - שם חליפי למיליבר - Mb ושווה ערך לו.

3)      1 אינטש כספית = 33.86 מיליבר

4)     1 בר = 29.529 אינטש כספית

5)    1 בר =  75.00  ס"מ כספית

6)  PSI - ראשי תיבות: ‏Pounds per Square Inch‎: יחידת מידה ממערכת היחידות הבריטית המשמשת למדידת לחץ, ומייצגת את הלחץ הנוצר מהפעלת כוח  של 1 פאונד (ליברה) על שטח של 1 אינץ' רבוע. (1 בר = 14.5 PSI בקירוב).

     ח.      מד לחץ אוויר/ ברומטר – הינו המכשיר באמצעותו ניתן לדעת מהו לחץ האוויר השורר בעת המדידה (במונחים של אינטש כספית או מיליבר).

ט.     אלטימטריה – שיטה למדידת גובה באמצעות לחץ האוויר.

1)      מאחר ולחץ האוויר פוחת עם העלייה בגובה, ניתן למדוד אותו ו"לתרגם" את התוצאה למונחי גובה.

לפיכך, מד הגובה הינו למעשה מד לחץ אוויר שתוצאתו מוצגת לטייס באמצעות מחוון הגובה ועל כן הגובה המוצג לטייס הינו "גובה לחץ".

    2)      מאחר ולחץ האוויר אינו קבוע ומשתנה על פי שינויי מזג האוויר, מצוייד מחוון הגובה בכפתור שליטה על המחוון, המאפשר כיולו לגובה השדה כגובה מעל פני הים או לגובה השדה כגובה אפס.

מד הגובה מודד את הלחץ בסביבתו, מחשב ההפרש בין לחץ הסביבה ללחץ המכויל ומתרגם הפרש זה לגובה.

כיוון מחוון הגובה לגובה השדה, יציג כתפוקה את הלחץ הברומטרי השורר באותו הרגע, בגובה פני הים.

לחילופין, כיול הלחץ הברומטרי ללחץ בגובה פני הים, יציג את גובה המטוס מעל פני  פני הים.

למד הגובה מוכנס תיקון קבוע עבור ירידת טמפ' עם עלייה בגובה, על פי מפל טמפ' סטנדרטי ISA.

מד גובה הינו למעשה מד לחץ אטמוספרי - ברומטר.

מד לחץ אטמוספרי הפשוט ביותר הינו מיכל כספית ובתוכו מבחנה הפוכה ומרוקנת אוויר.

לחץ האוויר שהינו לחץ עמוד האוויר כולו גורם לכספית לעלות במבחנה לגובה שהינו יחסי ללחץ המופעל ע"י עמוד האוויר.

גובה עמוד האוויר תלוי בגובה מיקום המיכל, מעל פני הקרקע.

במד הגובה מחליף אנרואיד/דיאפרגמה את מיכל הכספית.

האנרואיד אטום ללחץ הסביבה ועל כן מידת התכווצותו או התפשטותו הנם ייחסים ללחץ הסטטי השורר סביבו.

לחץ זה יחסי לגובה המד מעל הים (או השדה, אם כויל לאפס) ועל כן מיתרגם לגובה על מחוון הגובה שבתא הטייס.

תיקון ללחץ הברומטרי הנוכחי –

מאחר והלחץ הברומטרי משתנה על פי שינויים במזג האוויר, קיים התקן בתוך מד הגובה המאפשר לטייס לשנות את הגדרת האפס וזאת ע"י הפעלת לחץ מכני על האנרואיד באמצעות מנגנון הנשלט ממחוון הגובה.

מצב אפס או אחר יופיע בחלון הלחץ של מחוון הגובה, במונחים של לחץ ברומטרי (אינטש כספית בתמונה שלעיל, או Bar).

"לחצים תעופתיים" – בתחום התעופה קיימים  "לחצים" המשמשים כבסיס לכיול מחוון הגובה :

1)     QFE – הלחץ השורר בגובה השדה. מחוון גובה המכויל ללחץ זה, יראה אפס גובה כאשר המטוס על הקרקע ואת הגובה מעל פני השדה, כאשר המטוס בטיסה.

2)     QNH – הלחץ השורר בגובה פני הים למעשה. מחוון גובה המכויל ללחץ זה יראה את גובה השדה מעל פני הים, כאשר המטוס על הקרקע ואת גובה המטוס מעל פני הים, כאשר המטוס בטיסה.

3)     QNE – הלחץ בגובה פני הים באטמוספירה סטנדרטית – 1013.25 מ"ב או 29.92 אינטש כספית. משמש כלחץ בינלאומי אחיד עבור טיסות מטוסי תובלה בנתיבים בינלאומיים.

 .הלחץ  בתחנת המדידה, מתוקן לטמפ' נוכחית -   QFF     (4

• QNH  = גובה מעל פני הים הממוצעים - AMSL   (5

אלו אינם ראשי תיבות. הם הומצאו בתקופה שהעבירו מידע באמצעות מורס, כביטויים למונחים שהיו מוכרים ע"י שני הצדדים.

הערה : לא ידוע המקור והפשר לצירופי האותיות הללו. ייתכן שהומצאו עם המצאת רדיו האלחוט ושידור מברקים ב"מורס".

הסבר מד ומחוון הגובה:

איזובר - קו המחבר נקודות לחץ בעלות ערך זהה, (בדומה לקו גובה טופוגרפי, המחבר נקודות בעלות ערך גובה זהה).

איזובר המחבר נקודות לחץ נמוך, מציין גובה גבוה יותר מאיזובר המחבר נקודות לחץ גבוהות יותר.

מפה סינופטית - מפה עליה מוצגים האיזוברים וכתוצאה מתקבלת תמונת אזורי לחץ נמוך - שקע ואזורי לחץ גובה - רמה.

מונחי גובה תעופתיים –

.הגובה הנמדד מנקודה מסוימת על הקרקע -Height 

True Altitude -  גובה מכשירי - הגובה על מחוון הגובה כאשר מכויל ל - QNH המקומי.

True Altitude - גובה אמיתי /מוחלט- המרחק האנכי של המטוס מפני הים.

גובה אמיתי/מוחלט יתקבל אם וכאשר מכויל מד הגובה ללחץ השדה, המתוקן ללחץ השורר בגובה פני הים.

Absolute Altitude -  גובה אבסולוטי - המרחק האנכי של המטוס מפני הקרקע.

גובה צפיפות – זהו הגובה הנמדד לפי מפל צפיפות האוויר. ככול שמטפסים בגובה, צפיפות האוויר קטנה. ככול שעולים בגובה הטמפ' יורדת. 

שינוי טמפ' מהסטנדרטי ישנה את צפיפות האוויר. עבור גובה מסוים, טמפ' גבוהה מהסטנדרטית תפחית את צפיפות האוויר ואת הלחץ הנמדד. טמפ' נמוכה מהסטנדרטית תגדיל את צפיפות האוויר ותגדיל את הלחץ הנמדד.

Pressure Altitude - גובה לחץ = גובה צפיפות - בתנאי טמפרטורה סטנדרטית.

Density Altitude - גובה הצפיפות - גובה לחץ מתוקן עבור טמפרטורה לא סטנדרטית.

Flight Level - רום טיסה - גובה המטוס כאשר מחוון הגובה מכויל ללחץ הסנטנדרטי בגובה פני הים 1013.25 מ"ב. מבוטא בשלוש ספרות שמשמעותן גובה במאות רגל.

גבהים תעופתיים מוצגים ברגל, למעט חלק ממדינות הגוש הסובייטי לשעבר, המציגות במטר.

רום טיסה מוצג כגובה ברגל, מחולק ל - 100. לדוגמא: רום טיסה 100 מייצג גובה 10.000 רגל.

כאשר נשנה את הלחץ המכויל במחוון הגובה, ישתנה הגובה המצוין במחוון.

שנוי הלחץ כלפי מעלה יעלה את הגובה המוצג במחוון ואילו שינוי הלחץ כלפי מטה, יפחית את הגובה המוצג במחוון. 

כאשר במהלך טיסה בגובה אמיתי/מוחלט קבוע, שונה כיול הלחץ בחלונית מחוון הגובה מ - 1013 ל - 1020, השתנה הגובה המוצג במחוון הגובה מ - 1000 רגל ל 1100 רגל. מדוע ? כי מחוון הגובה מראה את ההפרש שבין גובה הלחץ - איזובר בו מצוי, לבין הלחץ המוצג בחלונית מחוון הגובה.

למרות שהמטוס ממשיך ושומר גובה אמיתי/מוחלט, עקב הגדלת לחץ הבסיס בחלונית מחוון הגובה, הוא מראה גובה מכשירי גבוה מהגובה האמיתי/מוחלט. 

כאשר מפחיתים את לחץ בסיס הגובה, מחוון הגובה יראה גובה נמוך יותר. (ראה תמונה ימנית).

כאשר מגדילים את לחץ בסיס הגובה, מחוון הגובה יראה גובה גבוה יותר. (ראה תמונה שמאלית).

מעבר בין אזורים בעלי לחץ שונה (בלא שהטייס שינה את כיול הלחץ במד הגובה)

L-H-L כאשר מטוס עובר מאזור לחץ נמוך L לאזור לחץ גבוה H, יראה מחוון הגובה, גובה נמוך L מהגובה האמיתי.

 30 רגל עבור 1 מיליבר HpA.

H-L-H כאשר מטוס עובר מאזור לחץ גבוה H לאזור לחץ נמוך L, יראה מחוון הגובה, גובה גבוה H מהגובה האמיתי.

 30 רגל עבור 1 מיליבר HpA.

מעבר בין אזורים בעלי טמפ' שונה

L-H-L כאשר מטוס עובר מאזור של טמפ' נמוכה L לאזור טמפ' גבוהה H, יראה מחוון הגובה, גובה נמוך L מהאמיתי.

 1% לכל 3 מעלות צלזיוס. 

H-L-H כאשר מטוס עובר מאזור של טמפ' גבוהה H לאזור טמפ' נמוכה L, יראה מחוון הגובה, גובה גבוה H מהאמיתי.

 1% לכל לכל 3 מעלות צלזיוס.

מעבר בין שני שדות המצויים בגובה אמיתי זהה, או מטוס החונה בשדה בו השתנה הלחץ בתקופת זמן החניה

כאשר המטוס בחניה ומחוון הגובה מכויל להראות את גובה השדה מעל פני הים, בעת עליית הלחץ (מחמת טמפ' ורמה), מד הגובה יזהה זאת כהנמכה ויציג גובה יורד. הגובה המכשירי נמוך מהאמיתי. על מנת לתקן חווי מחוון הגובה לגובה השדה, על הטייס להעלות את לחץ הבסיס שבחלונית מחוון הגובה.

כאשר הלחץ ירד (מחמת טמפ' ושקע), מד הגובה יזהה זאת כטיפוס ויציג גובה עולה.  הגובה המכשירי גבוה מהאמיתי.  על מנת לתקן חווי מחוון הגובה לגובה השדה, על הטייס להפחית את לחץ הבסיס שבחלונית מחוון הגובה.

.חשיבות הנושא לתעופה, הנה בהבנת הדרך בה שומרים הפיקוח ובקרת הטיסה, על "מישור אפס" זהה, עבור כל המטוסים שבמרחב הפיקוח והבקרה

הערה: מהתרשימים שלעיל ניתן להבין שלחץ ברומטרי  וטמפ' הולכים יד ביד ולא היא.

י)        אטמוספירה סטנדרטית – I.S.A International Standard Atmosphere

1)      מאחר שהתנאים האטמוספרים משתנים ממקום למקום ומיום ליום, נקבע בצורה שרירותית סטנדרט יחוס משותף בינלאומי כאטמוספירה סטנדרטית ובכך ליצור בסיס משותף.

2)      נתוני אטמוספירה סטנדרטית (אטמוספירת תקן) :

א)      טמפ' בגובה פני הים – +15 מעלות צלזיוס בקו רוחב N/S 45.

ב)      לחץ בגובה פני הים – 1013.25 מיליבר או 29.92 אינטש כספית /  760 mm Hg.     

ג)       מפל טמפ' של 2 מעלות צלזיוס לכל 1000 רגל, עד גובה הטרופופאוזה. 

ד)      הטרופופאזה בגובה ממוצע 36.500 רגל והטמפ' שלה 57- מעלות צלזיוס.

ה)      מפל לחץ של 1 מ"ב לכל 30 רגל עד 18.000 רגל.

ו)       מפל לחץ של 1 מ"ב לכל 60 רגל מעל גובה 18.000 רגל.

3)      חישוב הטמפ' הסטדרטית לכול גובה –

חלק הגובה ב -1000 (רגל) והכפל ב –2 (מעלות).

את התוצאה חסר מ – 15 (מעלות טמפ' סטנד' בגובה פני הים).

.הערה: מפל הטמפ' שלעיל הנו עבור אוויר יציב וזאת להבדיל ממפלי הטמפ'  שהוצגו קודם לכן שהם עבור גוש אוויר בתנועה כלפי מעלה וכלפי מטה

    גובה צפיפות – AIR DENSITY - AD - הרחבת ההסבר:

     גובה לחץ מתוקן לטמפ' לא סטנדרטית (זו הקיימת בסביבת המטוס בעת טיסתו).

א)      בעוד גובה לחץ הנו בר מדידה והצגה לטייס, גובה צפיפות מחייב מדידה מתמדת של הטמפ' החיצונית וביצוע תיקון חוזר ונשנה. עם זאת הנו בעל חשיבות גבוהה בפרט בעת ההמראה כאשר המטוס במלוא משקלו.

ב)      היה וטמפ' למעשה גבוהה מהסטנדרטית, גובה צפיפות גבוה מגובה לחץ ומשמעו שהעילוי וכוח המנוע של מטוס הממריא בגובה פני הים שווי ערך לעילוי וכוח מנוע המתקבלים בגובה גבוהה יותר. כלומר, פחות עילוי ופחות כוח מנוע. היה והטמפ' נמוכה מהסטנדרטית, העילוי וכוח המנוע גבוהים יותר.

ג)       נוסחת חישוב צפיפות האוויר:

גובה הצפיפות משתנה בקרוב טוב  ב- 112 רגל עבור כל 1 C מעלות.

ד)      כאשר צפיפות האוויר יורדת, גובה צפיפות עולה ואילו כאשר צפיפות האוויר עולה, גובה צפיפות יורד.

בדוגמא שלעיל, הטמפ' בגוה 7000 הינה 10 מעלות (לעומת 1 מעלה באטמוספירה סטנדרטית).  על כן גובה הצפיפות הינו 8000 רגל.

AIR DENSITY RATIO - ADR -  ה) יחס צפיפות

היחס בין גובה צפיפות לגובה האלטימטרי באחוזים.   

    :ניתן להמיר גובה צפיפות ביחס צפיפות באמצעות הטבלה שלהלן

   (או נוסחאות ההמרה שבפינתה הימנית עליונה)

מקובל להתייחס לגובה צפיפות כאשר המטוס בהמראה ואילו ליחס צפיפות כאשר מדובר בחישובי דלק.

ה – ADR משמש לקביעת Air/Fuel Ratio)  AFR). שינוי של 1% ב – ADR יביא לשינוי 1% ב – AFR.

:ללמוד מהו גובה צפיפות, בדרך הקשה

יא)    מערכות לחץ

א.      מחמת שינויי טמפ' האוויר הנגרמת ע"י הבדלי קרינת שמש יום- לילה, חורף-קיץ וכו', משתנה לחץ האוויר באזורים שונים של כדור הארץ ונוצרות מערכות לחץ גבוה כנגד מערכות לחץ נמוך.

ב.       באמצעות מדידת לחץ האוויר באלפי תחנות מדידה, בלונים מופרחים הנושאים ברומטר וכן חיישנים נוספים, ניתן למפות את לחץ גושי האוויר סביב כדור הארץ ולשרטט מפות לחץ עבור חתכי גובה שונים.

ג.        מפה המציגה את מערכות לחץ האוויר וכן מידע נוסף, קרויה "מפה סינופטית" (synchronus- בו-זמני, optic- חזותי).

ד.       בדומה למפה טופוגרפית בה מוצג מבנה השטח ע"י קווים המחברים נקודות שוות גובה, כך גם במפה סינופטית. קווים הקרויים איזובר (מיוונית: איזו=שווה, בר=לחץ). מחברים נקודות שוות לחץ ויוצרים תמונה של גושים בעלי לחץ גבוה כנגד גושים בעלי לחץ נמוך.

ה.      איזוהיפסה – קו המחבר נקודות בעלות גובה שווה (במטרים), על פני משטח לחץ נתון.

(ראה הסבר מפורט על ההבדל בין איזובר ואיזוהיפסה, בסוף העמוד).

ו. איזותרמה - קו המחבר נקודות בעלות טמפ' קבועה.

QNH מפות סינופטיות משמשות בד"כ לגבהים נמוך יחסית. גבהים בהם טסים על פי לחץ

 QNE מפות איזוהיפסה משמשות בד"כ לגבהים גבוהים יחסית - 850 מ"ב ומעלה - מפות רום. גבהים בהם טסים לפי לחץ

ו.        מערכת  לחץ גבוה קרויה – רמה ומסומנת H- High ואילו מערכת לחץ נמוך קרויה שקע ומסומנת L - Low.

ז.        "רכס" הנו שלוחה של מערכת לחץ גבוה. "אפיק" הנו שלוחה של מערכת לחץ נמוך ו"אוכף" הנו מקום מפגש קבוצת מערכות לחץ.

ח.      השתנות הלחץ על פני מרחק קרויה "מפל לחץ".

ט.      במפה הסינופטית ניתן לזהות מפל לחץ חריף/חזק או מתון/חלש על פי צפיפות קווי האיזובר. (בדיוק כמו במפה טופוגרפית).

י.        מפל הלחץ חל בניצב לאיזוברים.

טו)   גושי אוויר –

א.      גוש אוויר הנמצא במקום מסוים, מקבל מתכונות המקום. לדוגמא : גוש אוויר מעל ים סופח אדי מים ולחות.

כאשר גוש אוויר שכזה נע למקום אחר, הוא מביא לשם מתכונותיו ומשפיע על מזג האוויר. הייה ונדע את תכונותיו של גוש אוויר המצוי במקום מסוים ואחר נע למקום אחר, נוכל לחזות את השפעתו ואת שינויי מזג האוויר הנובעים מכך.

ב.       השפעות הסביבה על גוש אוויר

1)      חימום מתחתיו מערער את יציבות גוש האוויר ומפחית הלחות היחסית.

2)      קירור מתחתיו מגביר יציבות גוש האוויר ומגדיל הלחות היחסית.

3)      תוספת לחות מגבירה חוסר היציבות וגורמת מז"א פעיל.

4)      עלייה מאולצת של גוש האוויר מגבירה חוסר היציבות, לחות גבוהה ומז"א פעיל.

5)      שקיעה של שכבה צרה יחסית של האוויר עקב ירידה בטמפ'

6)      אדבקציה (הסעה אופקית) של אויר חם לאזור קר בשכבות התחתונות, מגבירה יציבות.

ג.        קיימים ארבעה סוגים של גושי אוויר :

1)      אוויר יבשתי פולרי (קוטבי) – אוויר קר ויבש. המגיע מאזור סיביר. תנועתו דרומה גורמת לו להתחממות ואובדן יציבות.

מעבר מעל ים גורם עלייה בלחות הגוש, הגברת חוסר היציבות והתפתחות תופעות מז"א.

2)      אוויר יבשתי טרופי (משווני) – אוויר חם ויבש המגיע מאזורי המדבר. זרמי קונבקציה גורמים סופות אבק והגבלת ראות.

3)      אוויר ימי פולארי – אוויר קר ולח המגיע מצפון האוקינוס. כאשר עובר מעל אזורים חמים מאבד יציבותו וגרם תופעות מז"א. כאשר עובר מעל אזורים קרים, יציבותו מתחזקת.

4)      אוויר ימי טרופי – אוויר חם ולח שמקורו באזור המשווני. מעבר מעל אזורים קרים מגביר יציבותו עם תופעות מז"א של ערפילים ועננות שכבתית נמוכה. מעבר מעל יבשה קרה אולם במשך היום ומחמת זרמי קונבקציה יתכנו עננים ערמתיים, סופות רעמים וגשם.

ISOBARS AND ISOHYPSES

Although they look similar when plotted on a weather chart, there is a distinct difference between isobars and isohypses. An isobar connects points of equal barometric pressure normalized to sea level while an isohypse connects points of equal geopotential height. Isohypses are also called height contours. Isobars are plotted only on surface charts while isohypses are plotted on upper air charts such as the 850, 700, 500, and 300 mb analysis and forecast charts.

What is an isohypse and how is it found? An isohypse, or height contour, represents the distance from zero geopotential meters. Geopotential assumes the earth is perfectly flat and perfectly round. The difference between a geopotential meter and an actual meter is very small because the earth is close to being a perfect sphere and sea level is close to the elevation of zero geopotential if the earth was perfectly smooth. Geopotential can be thought of as the distance above sea level. An isohypse represents the distance from zero geopotential meters (at about sea level) to the pressure level of interest. For example, if the 700 millibar height at OKC is 2,970 geopotential meters, this means it is 2,970 gpm from sea level to the 700 millibar level. Rawinsondes can determine the geopotential height for each pressure level in the atmosphere above the point they are launched. From this information, points of equal geopotential height can be connected at each pressure level in the atmosphere that is plotted. This produces the isohypse contour pattern of troughs, ridges, shortwaves, etc. on an upper level plot.

The value of an isohypse is dependent on the average temperature of the air and the average moisture content of the air underneath the pressure level of interest. Low isohypses values indicate colder air (troughs) while high isohypse value (ridges) indicates warmer air (warm air expands thus produces higher heights) under the pressure level of interest. Moisture has a minor effect on height as compared to temperature. Moist air will have a little higher isohypse value than dry air at the same temperature because moist air is less dense than dry air.

How is the value of an isobar determined? Isobars are normalized to sea level. Normalization means each the city is given an isobaric value that represent the station pressure that city would have if it were at sea level. After pressures are normalized, low elevation regions can be compared to high elevation regions with respect to which locations have higher or lower pressure. If pressure is NOT normalized, high elevation regions would just about always have lower pressures than low elevation regions. Normalization makes it possible to know which locations are truly experiencing relative high or low pressure at the surface.

עבור יציבות באטמ' ויצירת עננים