Wysokość — definicja, pomiary i zastosowania (elewacja, głębokość)

W lotnictwie wysokość może być mierzona i pokazywana na kilka różnych sposobów. Wysokość jest podawana albo od średniego poziomu morza (zwanego również Mean Sea Level lub MSL), albo od ziemi (zwanej również Above Ground Level lub AGL).

Samoloty mogą określić swoją wysokość nad poziomem morza dzięki ciśnieniu powietrza. Powietrze staje się cieńsze im wyżej się znajduje (i ma mniejsze ciśnienie, ponieważ jest mniej powietrza napierającego na nie z góry). Ciśnienie to można zmierzyć i przeliczyć na wysokość nad poziomem morza. Przyrządem do pomiaru wysokości jest wysokościomierz (od słów wysokość i metr). Typowy wysokościomierz ciśnieniowy jest rodzajem barometru z tarczą pokazującą odległość (w stopach lub metrach) zamiast ciśnienia atmosferycznego.

Istnieje kilka rodzajów wysokości lotniczych.

W prostych słowach, te rodzaje wysokości mogą być wyjaśnione jako sposoby pomiaru wysokości:

• Wskazana wysokość -- To, co wskazuje wysokościomierz (pokazuje) dla wysokości nad poziomem morza. Zazwyczaj jest całkiem dobra, ale czasami można ją trochę oszukać, trzeba ją dostosować do lokalnego ciśnienia barometrycznego.
• Prawdziwa wysokość -- Wysokość jako odległość nad poziomem morza.
• Wysokość bezwzględna -- Wysokość jako odległość nad terenem (ziemią) bezpośrednio pod nim (Above Ground Level).
• Wysokość -- Wysokość wyrażona jako odległość nad jakimś punktem. Może być również nazywana wysokością terenu. Wysokość tę mierzą radiowysokościomierze.
• Wysokość ciśnieniowa -- Wysokość mierzona za pomocą ciśnienia powietrza. Ciśnienie powietrza na poziomie morza wynosi zwykle 1013,25 milibarów lub 29,92" Hg, gdy temperatura powietrza wynosi 15 °C (59 °F). Wysokość ciśnieniowa i wysokość wskazywana są takie same, gdy wysokościomierz jest ustawiony na ten standardowy poziom.
• Wysokość gęstościowa -- Wysokość mierzona na podstawie gęstości powietrza. Zależy ona od warunków atmosferycznych (głównie ciepła i wilgotności). Istnieje Międzynarodowy Standardowy Wykres Atmosfery, który przelicza gęstość na wysokość.

Gęstość powietrza ma również wpływ na to, jak dobrze pracuje samolot. Na wysokość gęstości wpływa ciśnienie barometryczne, wilgotność i temperatura. W bardzo gorący dzień, wysokość gęstości powietrza na lotnisku (szczególnie tym położonym na dużej wysokości) może być tak duża, że samolot nie będzie mógł wystartować. Najczęściej dotyczy to helikopterów lub samolotów przewożących duże ilości ładunku.

Atmosfera Ziemi jest podzielona na kilka regionów, w zależności od wysokości nad poziomem morza. Regiony mają różne temperatury, wiatry i rzeczy, które się w nich znajdują. Regiony to:

• Troposfera - powierzchnia do 8000 metrów (5,0 mil) na biegunie północnym i południowym - 18000 metrów (11 mil) na równiku.
• Stratosfera - Troposfera do 50 kilometrów (31 mil)
• Mezosfera - Stratosfera do 85 kilometrów (53 mil)
• Termosfera - Mezosfera do 675 kilometrów (419 mil)
• Egzosfera - Termosfera do 10.000 kilometrów (6.200 mil)

Regiony na powierzchni Ziemi lub w jej atmosferze, które znajdują się wysoko ponad średnim poziomem morza, nazywane są wysokogórskimi. Często mówi się, że wysokość nad poziomem morza zaczyna się na wysokości 2 400 metrów (8 000 stóp).

Na dużych wysokościach ciśnienie atmosferyczne jest niższe niż na poziomie morza. Dzieje się tak z powodu dwóch efektów. Są to grawitacja i ciepło zawarte w powietrzu. Grawitacja sprawia, że powietrze znajduje się jak najbliżej ziemi. Ilość ciepła w powietrzu sprawia, że molekuły poruszają się szybko i napierają na siebie. To sprawia, że powietrze się rozszerza. Dlatego większość powietrza znajduje się w niższych warstwach atmosfery, bliżej poziomu morza, a całe powietrze napierające na siebie nazywamy ciśnieniem powietrza. Ciśnienie powietrza jest tym mniejsze, im wyżej się znajdujemy.

Ponieważ powietrze rozszerza się pod wpływem ciepła, wznosi się do miejsca, gdzie ciśnienie powietrza jest mniejsze. Gdy się wznosi, może się rozszerzać i zaczyna się ochładzać. Z tego powodu powietrze na dużych wysokościach jest zimne. Powoduje to powstanie klimatu alpejskiego. Klimat ten ma wpływ na ekologię na dużych wysokościach.

Wpływ dużej wysokości nad poziomem morza na człowieka

Wysokości powyżej 1.500 metrów (4.900 stóp) zaczynają oddziaływać na człowieka. Ludzie nie mogą żyć na bardzo dużych wysokościach powyżej 5.500-6.000 metrów (18.000-19.700 stóp). Na dużych wysokościach spada ciśnienie atmosferyczne. Ma to wpływ na ludzi, ponieważ jest tam mniej tlenu do oddychania. Może to powodować choroby, takie jak choroba wysokościowa, wysokogórski obrzęk płuc (płyn w płucach) i wysokogórski obrzęk mózgu (płyn w mózgu, powodujący bóle głowy i dezorientację).

Organizm ludzki może poradzić sobie z dużą wysokością poprzez szybsze oddychanie, wyższe tętno i zmianę samej krwi, tak aby zawierała więcej czerwonych krwinek, które mogą przenosić tlen. Może to trwać kilka dni lub tygodni. To działa dla ludzi, którzy mieszkają w wysokich górach i wspinaczy górskich. W przypadku wspinaczy, nazywa się to aklimatyzacją. Piloci i inni ludzie, którzy szybko udają się na duże wysokości, muszą być w skafandrze kosmicznym, kombinezonie ciśnieniowym lub wewnątrz samolotu ciśnieniowego, więc powietrze jest wciąż takie samo jak na ziemi. Powyżej 8000 metrów (26000 stóp) ludzkie ciało nie jest w stanie dokonać niezbędnych zmian i w końcu umiera. Kilka z najwyższych gór świata znajduje się na tej wysokości, wspinacze zazwyczaj zabierają ze sobą zbiorniki z tlenem i pozostają na najwyższych poziomach tylko przez kilka godzin.

Ludzie żyjący na wyższych wysokościach mają wyższy wskaźnik samobójstw. Przyczyna nie jest jeszcze znana.