De Atmosfeer
 
 
1. Inleiding  De aarde wordt omringd door een gasvormige laag van ongeveer 800 km dik. Deze laag blijft rond de aarde door de zwaartekracht en zet uit onder invloed van warmte. De atmosfeer wordt onderverdeeld in vijf lagen, zoals verder zal besproken worden 

Bij het stijgen doorheen deze lagen, vermindert de dichtheid en de atmosferische druk terwijl de temperatuur schommelingen maakt. 

De veranderingen van deze parameters hebben een direkte invloed op de mens, het vliegtuig en het motorvermogen. 

 

 2. Samenstelling  De samenstelling van de atmosfeer blijft constant vanaf zeeniveau tot op een hoogte van ongeveer 80 km. 

De samenstelling van droge lucht (= lucht zonder waterdamp) vindt U hieronder.

  
Gas
Volume in droge lucht
Stikstof(N2)
78,09 %
Zuurstof(O2)
20.95%
Argon(Ar)
0.93%
Koolstofdioxide(CO2)
0.03%
  

  

3. De atmosferische druk 
 
Opmerking 1 mijl(mile)=1.609 km
  1 voet (foot=ft)=0.305 m
 

Ongeveer de helft van de massa van de atmosfeer ligt 

tussen de 0 en 18.000 ft marge en de druk is de helft van op zeeniveau. 

 

 4. De atmosferische temperatuur  De temperatuur van de atmosfeer verschilt sterk volgens de hoogte, door invloed van de zon, de conductie en de convectie van de warmte van het aardoppervlak. Deze temperatuursveranderingen hebben geleid tot de identificatie van de lagen in de atmosfeer. 

 

  
 
Naam
Van (mile)
Tot(mile)
Exosfeer
435
500
Thermosfeer
55
435
Mesosfeer
30
55
Stratosfeer
7
30
Troposfeer
0
7
  

5. De struktuur van de atmosfeer 

Alleen dat deel van de atmosfeer onder de 60.000 ft is van belang voor conventionele vluchten waardoor enkel de troposfeer en de stratosfeer zullen besproken worden. 

a. Troposfeer 

De temperatuur daalt volgens een constant ritme doorheen de troposfeer: 

-1,98 °C per 1.000 ft. 

De traditionele weersvoorspellingen slaan op de troposfeer. 
 

  

 
De hoogte van de troposfeer is niet constant door de invloed van de warmte van de zon. De troposfeer is dikker ter hoogte van de evenaar dan ter hoogte van de polen. De troposfeer eindigt wanneer de temperatuur niet meer daalt. De tropopause is een overgangslaag tussen de troposfeer en de stratosfeer. 

   

 b. Stratosfeer 

De temperatuur blijft aanvankelijk constant in het onderste deel van de stratosfeer: Isothermische laag. 

De U.V.-stralen van de zon zetten de zuurstof om in ozon: 

  

Ozon is echter onstabiel en wordt terug omgezet tot zuurstof. Bij deze omzetting komt warmte vrij 

 

Door deze warmtevrijstelling blijft de temperatuur constant doorheen de isothermische laag. Bij toenemende hoogte, verhoogt de ozon concentratie ook. Onder invloed van de toegenomen warmte-afgave bij de omzetting van ozon naar zuurstof, gaat de temperatuur terug stijgen om een maximum te bereiken van -3°C aan de stratopause. Hoger begint de atmosferische temperatuur terug te dalen. De zone waarin de temperatuur beïnvloed wordt door ozon wordt de ozonosfeer genoemd en strekt zich uit van 40.000 ft tot ongeveer 140.000 ft.

 6. De standaard atmosfeer  Gezien de belangrijke schommelingen in de atmosferische temperatuur en druk, was het nodig een «Standaard atmosfeer» te definiëren. 

Deze standaard is nodig om instrumenten te ijken en om prestaties van vliegtuigen te kunnen vergelijken. In 1964 heeft de «International Civil Aviation Organisation» (ICAO) deze standaard vastgelegd, waarvan enkele parameters volgen: 

a. Standaard gemiddelde temperatuur op zee-niveau: 

TO = +15 °C

b. Standaard gemiddelde druk op zee-niveau: 

PO = 760 mmHg

c. Constante temperatuursvermindering doorheen de troposfeer : 

-1.98 °C / 1.000 ft

d. De atmosfeer is droog (= geen waterdamp) en bevat geen stofdeeltjes. 
 

e. De tropopause bevindt zich op: 

36.089 ft
 7. De gaswetten 
  • Wet van Boyle-Mariotte

    • P.V= Cte (bij constante temperatuur) 

    P = druk van een gas 

    V = volume van een gas 
     

  • b. Wet van Charles (invloed van de temperatuur)

    • Vt = VO (1+a t) 

    Vt = volume van een gas bij t°C 

    VO= volume van een gas bij O°C 

    a = 1/273 

    t = temperatuur in °C 
     
     

  • Algemene gaswet
    P.V = n.R.T 
      n = aantal mol van een gas 

      R= universele gasconstante 

      T= °K (=°C+273) 
       

  •  Wet van Dalton: (partiële drukken)
De totale druk uitgeoefend door een gegeven massa van een gasmengsel is gelijk aan de som van de drukken die elk gas afzonderlijk zou uitoefenen wanneer hetzelfde volume zou ingenomen zijn. 
 
    Ptotaal=S Ppartiëel 

    Patm = PN2+PO2+PArg+PCO2+PH2O+… 

    PH2O= druk van de waterdamp 
     

  •  Wet van Henry
De massa van een gas dat opgenomen wordt in een vloeistof is recht evenredig met de partiële druk van dit gas boven deze vloeistof. 

8. Het Mach nummer 

Het Mach nummer van een vliegtuig wordt bepaald door de formule: 

M=Luchtsnelheid/Lokale geluidsnelheid

Indien de temperatuur daalt zal de lokale geluidssnelheid dalen zodat bij lage temperaturen een lagere snelheid van een vliegtuig nodig is om de snelheid van het geluid te overtreffen. 

  

De voortplanting van het geluid in lucht aan O°C = 331,3 m/sec. 
 

 
Altitude
Pressure
Altitude
Pressure
ft
Meter
mmHg
hPa
ft
Meter
mmHg
hPa
0
0
760
1.013
55.000
16.758
68,8
92
1.000
304
733
977
56.000
17.063
65,5
87
2.000
609
707
942
57.000
17.368
62,4
83
3.000
914
681
908
58.000
17.673
59,5
79
4.000
1.219
656
875
59.000
17.977
56,8
76
5.000
1.524
632
843
60.000
18.282
54,1
72
6.000
1.828
609
812
61.000
18.587
51,6
69
7.000
2.133
586
782
62.000
18.891
49,2
66
8.000
2.438
564
752
63.000
19.196
46,9
62
9.000
2.743
543
724
64.000
19501
44,7
60
10.000
3.048
523
696
65.000
19.805
42,4
56
11.000
3.352
503
670
66.000
20.110
40,6
54
12.000
3.657
483
644
67.000
20.415
38,4
51
13.000
3.962
465
619
68.000
20.720
36,6
49
14.000
4.267
446
595
69.000
21.024
34,9
46
15.000
4.572
428
571
70.000
21.329
33,3
44
16.000
4.876
412
549
71.000
21.634
31,7
42
17.000
5.181
395
527
72.000
21.938
30,2
40
18.000
5.486
379
506
73.000
22.243
28,8
38
19.000
5.791
364
485
74.000
22.548
27,4
36
20.000
6.096
349
465
75.000
22.852
26,2
35
21.000
6.400
335
446
76.000
23.157
24,9
33
22.000
6.705
321
428
77.000
23.462
23,8
32
23.000
7.010
307
410
78.000
23.767
22,6
30
24.000
7.315
294
392
79.000
24.071
21,6
29
25.000
7.620
282
376
80.000
24.376
20,6
27
26.000
7.924
270
359
81.000
24.681
19,6
26
27.000
8.229
258
344
82.000
24.985
18,7
25
28.000
8.534
247
329
83.000
25.290
17,8
24
29.000
8.839
236
314
84.000
25.595
17,0
23
30.000
9.144
226
300
85.000
25.899
16,2
22
31.000
9.448
215
287
86.000
26.204
15,4
21
32.000
9.753
206
274
87.000
26.509
14,7
20
33.000
10.058
196
262
88.000
26.814
14,0
19
34.000
10.363
187
250
89.000
27.118
13,3
18
35.000
10.668
179
238
90.000
27.423
12,7
17
36.000
10.972
170
227
91.000
27.728
12,1
16
37.000
11.277
162
217
92.000
28.032
11,5
15
38.000
11.582
155
206
93.000
28.337
11,0
14,5
39.000
11.887
148
197
94.000
28.642
10,5
14
40.000
12.192
141
187
95.000
28.946
10,0
13
41.000
12.496
134
179
96.000
29.251
9,5
12,5
42.000
12.801
128
170
97.000
29.556
9,1
12
43.000
13.106
122
162
98.000
29.861
8,7
11,5
44.000
13.411
116
155
99.000
30.165
8,3
11
45.000
13.711
111
148
100.000
30.470
7,9
10,5
46.000
14.016
106
141
110.000
33.517
5,0
6,5
47.000
14.321
101
135
120.000
36.564
3,2
4
48.000
14.626
96
128
130.000
39.611
2,9
3,5
49.000
14.930
91,5
122
140.000
42.658
1,5
2
50.000
15.235
87,3
116
150.000
45.705
1,1
1,5
51.000
15.540
83,2
111
160.000
48.752
0,8
1
52.000
15.844
79,3
106
170.000
51.799
0,6
0,8
53.000
16.149
75,6
101
180.000
54.846
0,4
0,5
54.000
16.454
72,1
96
        
 
 Top