Höhe - Altitude

Höhe oder die Höhe (auch manchmal bekannt als Tiefe ) ist eine Abstandsmessung, in der Regel in den vertikalen oder „up“ Richtung zwischen einem Bezugsnullpunkt und einem Punkt oder Objekt. Die genaue Definition und das Referenzdatum variieren je nach Kontext (zB Luftfahrt, Geometrie, geografische Vermessung, Sport oder Luftdruck). Obwohl der Begriff Höhe allgemein verwendet wird, um die Höhe eines Ortes über dem Meeresspiegel zu bezeichnen, wird in der Geographie häufig der Begriff Höhe für diese Verwendung bevorzugt.

Vertikale Abstandsmessungen in Richtung "unten" werden allgemein als Tiefe bezeichnet .

In der Luftfahrt

Eine generische Boeing 737-800, die auf 32.000 Fuß kreuzt.  Darunter ist ein Wolkenbündel.  Darüber ist ein lebendiger, blauer Himmel.
Eine Boeing 737-800, die in der Stratosphäre kreuzt , wo Flugzeuge normalerweise kreuzen, um in der Troposphäre grassierende Turbulenzen zu vermeiden . Der blaue Strahl ist die Ozonschicht und strahlt weiter in die Mesosphäre . Das Ozon erwärmt die Stratosphäre, wodurch die Bedingungen stabil werden. Die Stratosphäre ist auch die Höhengrenze von Jets und Wetterballons , da die Luft dort etwa tausendmal dünner ist als in der Troposphäre.
Vertikaler Abstandsvergleich

Der Begriff Höhe kann in der Luftfahrt mehrere Bedeutungen haben und wird immer durch explizites Hinzufügen eines Modifikators (zB "wahre Höhe") oder implizit durch den Kontext der Kommunikation qualifiziert. Den Parteien, die Höheninformationen austauschen, muss klar sein, welche Definition verwendet wird.

Die Flughöhe wird entweder unter Verwendung des mittleren Meeresspiegels (MSL) oder des lokalen Bodenniveaus (über Grundniveau oder AGL) als Bezugspunkt gemessen.

Die Druckhöhe geteilt durch 100 Fuß (30 m) ist die Flughöhe und wird oberhalb der Übergangshöhe (18.000 Fuß (5.500 m) in den USA verwendet, kann aber in anderen Rechtsordnungen bis zu 3.000 Fuß (910 m) betragen). Wenn der Höhenmesser die länderspezifische Flughöhe bei der Standarddruckeinstellung anzeigt, befindet sich das Flugzeug also auf "Flughöhe XXX/100" (wobei XXX die Übergangshöhe ist). Beim Fliegen auf einer Flughöhe ist der Höhenmesser immer auf Standarddruck (29,92  inHg oder 1013,25  hPa ) eingestellt.

Auf dem Flugdeck, Höhe das endgültige Instrument zur Messung des Druckhöhenmesser , der ein ist Aneroidbarometer mit einer Vorderseite anzeigt Abstand (Fußes oder Meter) anstelle von Atmosphärendruck .

In der Luftfahrt gibt es verschiedene Höhenarten:

  • Die angezeigte Höhe ist die Anzeige des Höhenmessers, wenn er auf den lokalen Luftdruck auf mittlerer Meereshöhe eingestellt ist . Im britischen Flugfunk die vertikale Entfernung einer Ebene, eines Punktes oder eines als Punkt betrachteten Objekts, gemessen vom mittleren Meeresspiegel ; dies wird über Funk als Höhe bezeichnet . (siehe QNH )
  • Die absolute Höhe ist der vertikale Abstand des Flugzeugs über dem Gelände, über das es fliegt. Es kann mit einem Radarhöhenmesser (oder "absoluten Höhenmesser") gemessen werden . Wird auch als "Radarhöhe" oder Fuß/Meter über dem Boden (AGL) bezeichnet.
  • Die wahre Höhe ist die tatsächliche Höhe über dem mittleren Meeresspiegel . Es wird die Höhe angezeigt, die für nicht standardmäßige Temperatur und Druck korrigiert wurde.
  • Höhe ist die vertikale Entfernung über einem Referenzpunkt, üblicherweise die Geländehöhe. Funktelefonie-Nutzung, die vertikale Entfernung einer Ebene, eines Punktes oder eines als Punkt betrachteten Objekts, gemessen von einem bestimmten Datum ; dies wird über Funk als Höhe bezeichnet , wobei das angegebene Datum die Flugplatzhöhe ist (siehe QFE )
  • Die Druckhöhe ist die Höhe über einer Standard-Luftdruckebene (normalerweise 1013,25 Millibar oder 29,92" Hg). Die Druckhöhe wird verwendet, um die "Flughöhe" anzugeben, die der Standard für die Höhenberichterstattung im Luftraum der Klasse A (über etwa 18.000 .) ist Die Druckhöhe und die angezeigte Höhe sind gleich, wenn die Höhenmessereinstellung 29,92" Hg oder 1013,25 Millibar beträgt.
  • Dichtehöhe ist die Höhe, die füratmosphärische Bedingungen, dienicht der ISA International Standard Atmosphere entsprechen, korrigiert wurde. Die Flugleistung hängt von der Dichtehöhe ab, die durch Luftdruck, Feuchtigkeit und Temperatur beeinflusst wird. An einem sehr heißen Tag kann die Dichtehöhe auf einem Flughafen (insbesondere einem in großer Höhe) so hoch sein, dass ein Start unmöglich ist, insbesondere für Hubschrauber oder ein schwer beladenes Flugzeug.

Diese Höhenarten lassen sich einfacher als verschiedene Arten der Höhenmessung erklären:

  • Angezeigte Höhe – die auf dem Höhenmesser angezeigte Höhe.
  • Absolute Höhe – Höhe in Bezug auf die Entfernung über dem Boden direkt darunter
  • Wahre Höhe – Höhe in Bezug auf die Höhe über dem Meeresspiegel
  • Höhe – vertikaler Abstand über einem bestimmten Punkt
  • Druckhöhe - der Luftdruck in Bezug auf die Höhe in der Internationalen Standardatmosphäre
  • Dichtehöhe - die Dichte der Luft in Bezug auf die Höhe in der Internationalen Standard - Atmosphäre in der Luft

In atmosphärischen Studien

Atmosphärische Schichten

Die Erdatmosphäre ist in mehrere Höhenregionen unterteilt. Diese Regionen beginnen und enden in unterschiedlichen Höhen, je nach Jahreszeit und Entfernung von den Polen. Die unten angegebenen Höhen sind Durchschnittswerte:

  • Troposphäre : Oberfläche bis 8.000 Meter (5,0 Meilen) an den Polen, 18.000 Meter (11 Meilen) am Äquator , endend an der Tropopause
  • Stratosphäre : Troposphäre bis 50 Kilometer (31 Meilen)
  • Mesosphäre : Stratosphäre bis 85 Kilometer (53 Meilen)
  • Thermosphäre : Mesosphäre bis 675 Kilometer (419 Meilen)
  • Exosphäre : Thermosphäre bis 10.000 Kilometer (6.200 Meilen)

Die Kármán-Linie , auf einer Höhe von 100 Kilometern (62 Meilen) über dem Meeresspiegel , definiert per Konvention die Abgrenzung zwischen der Atmosphäre und dem Weltraum . Thermosphäre und Exosphäre (zusammen mit den höheren Teilen der Mesosphäre) sind Regionen der Atmosphäre, die konventionell als Weltraum definiert werden.

Große Höhe und niedriger Druck

Regionen auf der Erde ‚s Oberfläche (oder in seiner Atmosphäre) , die über dem mittleren Meeresspiegel hoch sind , werden im Sinne der großen Höhe . Große Höhe wird manchmal so definiert, dass sie bei 2.400 Metern (8.000 ft) über dem Meeresspiegel beginnt.

In großer Höhe ist der Luftdruck niedriger als auf Meereshöhe. Dies ist auf zwei konkurrierende physikalische Effekte zurückzuführen: die Schwerkraft, die dazu führt, dass die Luft so nah wie möglich am Boden ist; und der Wärmeinhalt der Luft, wodurch die Moleküle voneinander abprallen und sich ausdehnen.

Temperatur Profil

Das Temperaturprofil der Atmosphäre ist das Ergebnis einer Wechselwirkung zwischen Strahlung und Konvektion . Sonnenlicht im sichtbaren Spektrum trifft auf den Boden und erwärmt ihn. Der Boden erwärmt dann die Luft an der Oberfläche. Wenn Strahlung die einzige Möglichkeit wäre, Wärme vom Boden in den Weltraum zu übertragen, würde der Treibhauseffekt von Gasen in der Atmosphäre den Boden auf etwa 333 K (60 °C; 140 °F) halten und die Temperatur würde mit der Höhe exponentiell abnehmen.

Wenn Luft jedoch heiß ist, neigt sie dazu, sich auszudehnen, was ihre Dichte verringert. Somit neigt heiße Luft dazu, aufzusteigen und Wärme nach oben zu übertragen. Dies ist der Prozess der Konvektion . Konvektion kommt zum Gleichgewicht, wenn ein Luftpaket in einer bestimmten Höhe die gleiche Dichte wie seine Umgebung hat. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, daher steigt und fällt ein Luftpaket ohne Wärmeaustausch. Dies wird als adiabatischer Prozess bezeichnet , der eine charakteristische Druck-Temperatur-Kurve aufweist. Wenn der Druck niedriger wird, sinkt die Temperatur. Die Geschwindigkeit der Temperaturabnahme mit steigender Höhe ist als adiabatische Überschreitungsrate bekannt , die ungefähr 9,8 °C pro Kilometer (oder 5,4 °F [3,0 °C] pro 1000 Fuß) Höhe beträgt.

Beachten Sie, dass das Vorhandensein von Wasser in der Atmosphäre den Konvektionsprozess erschwert. Wasserdampf enthält latente Verdampfungswärme . Wenn Luft aufsteigt und abkühlt, wird sie schließlich gesättigt und kann ihre Wasserdampfmenge nicht halten. Der Wasserdampf kondensiert (bildet Wolken ) und setzt Wärme frei, wodurch sich die Überschreitungsrate von der trockenen adiabatischen Überschreitungsrate in die feuchte adiabatische Überschreitungsrate ändert (5,5 °C pro Kilometer oder 3 °F [1,7 °C] pro 1000 Fuß). Im Durchschnitt legt die Internationale Zivilluftfahrt - Organisation (ICAO) eine internationale Standardatmosphäre (ISA) mit einer Temperaturabfallrate von 6,49 ° C pro Kilometer (3,56 ° F pro 1.000 Fuß). Die tatsächliche Stornorate kann je nach Höhe und Standort variieren.

Beachten Sie schließlich, dass nur die Troposphäre (bis zu einer Höhe von etwa 11 Kilometern (36.000 Fuß)) in der Erdatmosphäre eine bemerkenswerte Konvektion erfährt; in der Stratosphäre gibt es wenig vertikale Konvektion.

Auswirkungen auf Organismen

Menschen

Die Medizin erkennt, dass Höhen über 1.500 Meter (4.900 ft) beginnen, den Menschen zu beeinflussen, und es gibt keine Aufzeichnungen über Menschen, die seit mehr als zwei Jahren in extremen Höhen über 5.500 bis 6.000 Meter (18.000 bis 19.700 ft) leben. Da mit zunehmender Höhe, Luftdruck ab, was den Menschen durch die Reduzierung der Auswirkungen Partialdruck von Sauerstoff . Der Sauerstoffmangel über 2.400 Metern (8.000 ft) kann schwere Krankheiten wie Höhenkrankheit , Lungenödem in großer Höhe und Hirnödem in großer Höhe verursachen . Je höher die Höhe, desto wahrscheinlicher sind schwerwiegende Auswirkungen. Der menschliche Körper kann sich an große Höhen anpassen, indem er schneller atmet, eine höhere Herzfrequenz hat und seine Blutchemie anpasst. Die Anpassung an die Höhenlage kann Tage oder Wochen dauern. Über 8.000 Metern (26.000 ft) (in der „ Todeszone “) wird jedoch eine Höhenakklimatisierung unmöglich.

In höheren Lagen ist die Gesamtsterblichkeitsrate für ständige Einwohner deutlich niedriger. Darüber hinaus gibt es in den Vereinigten Staaten eine Dosis-Wirkungs-Beziehung zwischen zunehmender Höhe und abnehmender Adipositas-Prävalenz. Darüber hinaus legt die jüngste Hypothese nahe, dass große Höhen durch die Wirkung von Erythropoietin, einem Hormon, das von den Nieren als Reaktion auf Hypoxie freigesetzt wird, vor der Alzheimer-Krankheit schützen könnte. Menschen, die in höheren Lagen leben, haben jedoch eine statistisch signifikant höhere Suizidrate. Die Ursache für das erhöhte Suizidrisiko ist bislang unbekannt.

Sportler

Für Sportler hat große Höhe zwei gegensätzliche Auswirkungen auf die Leistung. Bei explosiven Ereignissen (Sprints bis 400 Meter, Weitsprung , Dreisprung ) bedeutet die Reduzierung des Luftdrucks einen geringeren Luftwiderstand, was in der Regel zu einer verbesserten sportlichen Leistung führt. Bei Ausdauerwettkämpfen (Läufe ab 5.000 Meter) ist der vorherrschende Effekt die Sauerstoffreduktion, die im Allgemeinen die Leistungsfähigkeit des Sportlers in großer Höhe reduziert. Sportorganisationen erkennen die Auswirkungen der Höhe auf die Leistung an: Der Internationale Leichtathletikverband (IAAF) beispielsweise kennzeichnet Rekordleistungen, die in einer Höhe von mehr als 1.000 Metern erzielt wurden, mit dem Buchstaben „A“.

Auch Sportler können die Höhenakklimatisierung nutzen, um ihre Leistung zu steigern. Dieselben Änderungen, die dem Körper helfen, große Höhen zu bewältigen, steigern die Leistung auf Meereshöhe. Diese Veränderungen sind die Grundlage des Höhentrainings, das in einer Reihe von Ausdauersportarten wie Leichtathletik, Distanzlauf, Triathlon, Radfahren und Schwimmen fester Bestandteil des Trainings von Sportlern ist.

Andere Organismen

Verringerte Sauerstoffverfügbarkeit und niedrigere Temperaturen machen das Leben in großer Höhe zu einer Herausforderung. Trotz dieser Umweltbedingungen wurden viele Arten in großen Höhen erfolgreich angepasst . Tiere haben physiologische Anpassungen entwickelt, um die Sauerstoffaufnahme und -abgabe an Gewebe zu verbessern, die zur Aufrechterhaltung des Stoffwechsels verwendet werden können. Die Anpassungsstrategien der Tiere an große Höhen hängen von ihrer Morphologie und Phylogenie ab . Kleine Säugetiere stehen beispielsweise aufgrund ihres geringen Volumen-Oberflächen-Verhältnisses vor der Herausforderung, die Körperwärme bei kalten Temperaturen aufrechtzuerhalten. Da Sauerstoff als Quelle der metabolischen Wärmeproduktion verwendet wird, ist die hypobare Hypoxie in großen Höhen problematisch.

Es gibt auch einen allgemeinen Trend zu kleineren Körpergrößen und einem geringeren Artenreichtum in großen Höhen, wahrscheinlich aufgrund niedrigerer Sauerstoffpartialdrücke. Diese Faktoren können die Produktivität in Lebensräumen in großer Höhe verringern , was bedeutet, dass weniger Energie für Verbrauch, Wachstum und Aktivität zur Verfügung steht.

Einige Arten, wie Vögel, gedeihen jedoch in großer Höhe. Vögel gedeihen aufgrund physiologischer Eigenschaften, die für den Höhenflug von Vorteil sind.

Siehe auch

Verweise

Externe Links