Atmósfera estándar de EE. UU.

La Atmósfera Estándar de EE. UU. es un modelo atmosférico estático que describe cómo varían la presión , la temperatura , la densidad y la viscosidad de la atmósfera terrestre en un amplio rango de altitudes . Este modelo, basado en una norma internacional existente, fue publicado por primera vez en 1958 por el Comité de Extensión de la Atmósfera Estándar de EE. UU. y actualizado en 1962, 1966 y 1976. Su metodología es en gran medida coherente con la de la Atmósfera Estándar Internacional , diferenciándose principalmente en la distribución de temperatura supuesta a mayores altitudes.

El modelo matemático USSA divide la atmósfera en capas con una distribución lineal supuesta de la temperatura absoluta T en función de la altitud geopotencial h . ^{[ 2 ]} Los otros dos valores (presión P y densidad ρ ) se calculan resolviendo simultáneamente las ecuaciones resultantes de:

• la variación de presión vertical , que relaciona la presión, la densidad y la altitud geopotencial (utilizando una presión estándar de 101.325 pascales (14.696 psi) al nivel medio del mar como condición de contorno ): 

${\displaystyle {\frac {dP}{dh}}=-\rho g}$, y

• La ley de los gases ideales en forma molar , que relaciona la presión, la densidad y la temperatura:

${\displaystyle \ P=\rho R_{\rm {específico}}T}$

en cada altitud geopotencial, donde g es la aceleración estándar de la gravedad y R _específica es la constante específica de los gases para el aire seco.

La densidad del aire debe calcularse para determinar la presión, y se utiliza para calcular la presión dinámica en vehículos en movimiento. La viscosidad dinámica es una función empírica de la temperatura, y la viscosidad cinemática se calcula dividiendo la viscosidad dinámica entre la densidad.

Así pues, la norma consiste en una tabulación de valores a distintas altitudes, además de algunas fórmulas mediante las cuales se derivaron dichos valores.

Para permitir la modelización de condiciones por debajo del nivel medio del mar , la troposfera se extiende en realidad hasta -2000 pies (-610 m) , donde la temperatura es de 66,1 °F (18,9 °C) , la presión es de 15,79 libras por pulgada cuadrada (108 900 Pa) y la densidad es de 0,08106 libras por pie cúbico (1,2985 kg/ ^m³ ) .     

Los supuestos básicos que se hicieron para la versión de 1962 fueron: ^{[ 3 ]}

• El aire es una mezcla de gases limpia, seca y perfecta ( c _p / c _v = 1,40).
• peso molecular a 90  km de 28,9644 (escala C-12)
• Se supone que los principales componentes a nivel del mar son (en porcentaje molar):
  • N ₂ – 78,084%
  • O ₂ – 20,9476%
  • Ar – 0,934%
  • CO₂ _– 0,0314%
  • Ne – 0,001818%
  • Él – 0,000524%
  • CH ₄ – 0,0002%.
• Las condiciones medias asignadas al nivel del mar son las siguientes  :
  • P = 14,696 psi = 2116,22 psf = 101325 Pa = 760 mm Hg = 29,92 inHg = 0,1013250MN/m ²  
  • T = 59 °F = 518,67 °R = 15 °C = 288,15 K
  • ρ = 0,0764734 lb/ft³ ⁼ 1,2250 kg/ ^m³
  • g = 32,174 1 ft/s² ⁼ 9,80665 m/ ^s²
  • R ^* = 1545,31 ft⋅lb/(lbmol⋅°R) = 8,31432 J/(mol⋅K).

Las Regulaciones Federales de Aviación definen la Atmósfera Estándar en 14  CFR 1.1 haciendo referencia a la Atmósfera Estándar de EE. UU. de 1962 (tablas de altitud geopotencial).

Esta es la versión más reciente y se diferencia de las versiones anteriores únicamente por encima de los 51  km:

• Modelos atmosféricos
• NRLMSISE-00
• Fórmula barométrica
• Temperatura y presión estándar

• Extensión estadounidense a la atmósfera estándar de la OACI, Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos, Washington, DC, 1958.
• Atmósfera estándar de EE. UU., 1962, Oficina de Imprenta del Gobierno de EE. UU., Washington, DC, 1962.
• Suplementos de la Atmósfera Estándar de EE. UU., 1966, Oficina de Imprenta del Gobierno de EE. UU., Washington, DC, 1966.
• Atmósfera estándar de EE. UU. , 1976, Oficina de Imprenta del Gobierno de EE. UU., Washington, DC, 1976 (El archivo adjunto pesa 17 MB).

• Modelo web del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA
• Un modelo matemático de la atmósfera estándar de EE. UU. de 1976.
• Calculadora y generador de tablas en línea para la atmósfera estándar de EE. UU. de 1976
• Calcula 28 propiedades de la atmósfera estándar de 1976.