Jaka jest temperatura na wysokości 12000 m?

Jaka jest temperatura na wysokości 12000 m? Warunki w atmosferze

Ustalenie tego, jaka jest temperatura na wysokości 12000 m, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia zjawisk zachodzących w atmosferze oraz warunków panujących na wysokościach przelotowych samolotów.

Jaka jest temperatura na wysokości 12000 m?

Na wysokości 12000 metrów temperatura powietrza wynosi w przybliżeniu minus 56,5 stopnia Celsjusza. Jest to standardowa wartość przyjmowana w meteorologii i lotnictwie na całym świecie dla atmosfery wzorcowej. Warto wiedzieć, że na tym poziomie panują już skrajnie trudne warunki mrozu, które bezpośrednio wpływają na konstrukcję i działanie nowoczesnych samolotów pasażerskich.

Pionowy spadek temperatury - i to może zaskoczyć wielu pasażerów - nie jest jednak identyczny w każdym zakątku naszej planety. Ta stała wartość minus 56,5 stopnia Celsjusza stanowi pewien model matematyczny, od którego rzeczywistość lubi odbiegać. Rzeczywiste warunki zależą w dużej mierze od szerokości geograficznej, pory roku oraz aktualnego układu mas powietrza.

Gradient pionowy temperatury, czyli dlaczego na górze jest zimniej

Główną przyczyną niskiej temperatury na wysokości 12000 metrów jest fakt, że atmosfera ziemska ogrzewa się przede wszystkim od dołu, czyli od powierzchni lądów i oceanów. Promieniowanie słoneczne przenika przez czyste powietrze, nie ogrzewając go bezpośrednio w znacznym stopniu. Dopiero po dotarciu do powierzchni Ziemi energia ta jest pochłaniana i oddawana z powrotem do atmosfery w postaci ciepła.

W najniższej warstwie atmosfery, czyli w troposferze, temperatura spada średnio o około 0,65 stopnia Celsjusza na każde 100 metrów wysokości. Oznacza to regularne ochładzanie się powietrza w miarę wznoszenia. Jeśli przy powierzchni ziemi termometry wskazują plus 20 stopni Celsjusza, to na wysokości kilku kilometrów z łatwością zanotujemy wartości ujemne. Spadek ten wyhamowuje dopiero na granicy kolejnej warstwy.

Rzadko kiedy zdarza się sytuacja, aby ten gradient był idealnie liniowy. Suche powietrze ochładza się szybciej (około 1 stopnia na 100 metrów), podczas gdy powietrze wilgotne i nasycone parą wodną traci ciepło wolniej (zazwyczaj około 0,6 stopnia na 100 metrów). To właśnie te różnice decydują o powstawaniu chmur, burz oraz gwałtownych zjawisk pogodowych, które możemy obserwować z okien samolotu.

Tropopauza jako niewidzialny sufit atmosfery

Wysokość 12000 metrów to specyficzne miejsce, w którym kończy się troposfera, a zaczyna się tropopauza - cienka warstwa przejściowa oddzielająca nas od stratosfery. W tej strefie spadek temperatury nagle się zatrzymuje. Powietrze osiąga tam swoją minimalną temperaturę dla danej kolumny atmosferycznej i przestaje się dalej ochładzać.

Wielu badaczy - w tym ja podczas analizy danych z balonów meteorologicznych - zauważa, że wysokość tej granicy mocno faluje. Nad biegunami tropopauza może znajdować się nisko, już na wysokości około 6 do 8 kilometrów, gdzie temperatura rzadko spada poniżej minus 45 stopni Celsjusza. Z kolei nad gorącym równikiem ta niewidzialna granica ucieka w górę aż do 15 lub 17 kilometrów. Co ciekawe, spadek temperatury wraz z wysokością i warunki panujące na tej granicy sprawiają, że to właśnie nad równikiem jest najzimniej, a termometry potrafią tam wskazać nawet minus 80 stopni Celsjusza.

Mówiąc szczerze, warunki panujące na 12 kilometrach potrafią dać solidną lekcję pokory. Przekonałem się o tym na własnej skórze, gdy próbowaliśmy skalibrować sprzęt pomiarowy na tak niskie temperatura w troposferze i otoczeniu. Myśleliśmy, że standardowe procedury wystarczą. Myliliśmy się. Elektronika bez specjalnego dogrzewania po prostu odmawiała posłuszeństwa po kilkunastu minutach testu.

Porównanie temperatur i parametrów na różnych wysokościach

Warto zestawić parametry atmosfery wzorcowej na popularnych wysokościach, aby lepiej zrozumieć, jak drastycznie zmieniają się warunki wraz z oddalaniem się od powierzchni Ziemi.

Poziom morza (0 m)

• Plus 15 stopni Celsjusza

• Najwyższa, stanowiąca punkt odniesienia dla lotnictwa

• 1013,25 hPa

Rysy (2499 m)

• Minus 1,2 stopnia Celsjusza

• Zauważalnie niższa, wymagająca szybszego oddechu przy wysiłku

• Około 750 hPa

Wysokość przelotowa samolotów (12000 m)

• Minus 56,5 stopnia Celsjusza

• Bardzo niska, zaledwie około 20 procent gęstości przy ziemi

• Około 193 hPa

Amatorska misja balonowa Janusza z Wrocławia

Janusz, 26-letni pasjonat meteorologii z Wrocławia, postanowił wysłać amatorski balon stratosferyczny z kamerą, aby nagrać krzywiznę Ziemi. Przygotowania trwały 3 miesiące, ale chłopak nie docenił ekstremalnego mrozu panującego na docelowej wysokości przelotowej.

Pierwsza próba zakończyła się katastrofą. Janusz użył zwykłej obudowy z plastiku i standardowej baterii litowo-jonowej do zasilania kamery. Balon wzniósł się szybko, ale na wysokości około 11000 metrów sygnał GPS nagle zgasł, a nagrywanie zostało przerwane.

Po odzyskaniu szczątków kapsuły dzięki zapasowemu lokalizatorowi Janusz zrozumiał swój błąd. Temperatura rzędu minus 55 stopni zamroziła elektrolit w baterii i rozsadziła delikatne luty. Breakthrough nastąpił, gdy zastosował izolację ze styropianu o grubości 5 centymetrów i chemiczne ogrzewacze dłoni.

Druga misja zakończyła się pełnym sukcesem. Kapsuła bez problemu przetrwała ponad 40 minut w strefie najsilniejszego mrozu na wysokości 12000 metrów, dostarczając unikalne nagrania oraz kompletne dane telemetryczne dla wrocławskiego koła naukowego.