1
بسم الله الرحمن الرحیم
2
جو (اتمسفر) Atmosphere
3
جو Atmosphere
جو زمین لایه ای از گازها است که که زمین را احاطه کرده اند که این گازها بوسیله جاذبه زمین نگهداشته شده اند (تا ارتفاع حدود ۹۰ کیلومتری از سطح زمین) .
جو زمین شامل نیتروژن (78.1%) و اکسیژن (20.9%) همراه مقدار کمی از آرگون (0.9%) ، دی اکسید کربن (متغیر، ولی حدود 0.035%) ، بخار آب و دیگر گازها می شود.
جو زمین موجودات روی زمین را از طریق جذب اشعه فرابنفش خورشید و کم کردن دمای بالای بین روز و شب محافظت می کند.
4
جو Atmosphere
مشخصات پروازی یا ماموریت هواپیما به شرایط اتمسفری که هواپیما در آن در حال پرواز می باشد، بستگی دارد. چونکه حالت اتمسفر هر روز فرق می کند، امکان ندارد که بتوان ماموریت پروازی را دقیق تعیین نمود. بدون اولین تعریف دقیق از حالت اتمسفر این تفکر ما را کاملاً به سمت تعریف اتمسفر استاندارد می برد که در آن مقادیر استاندارد اتمسفر یعنی فشار و دما و چگالی (دانسیته) را در هر ارتفاع می دهد.
چهار عامل مهم در هوا عبارتند از: فشار، دما، جرم حجمی و لزجت. فشار و جرم حجمی هوا با ارتفاع کاهش می یابد. تغییرات دما و لزجت و همچنین سرعت صوت بر حسب دما، روند ثابتی ندارند و بسته به ارتفاع، کاهش و افزایش می یابند. این تغییرات باعث می شود، سازمان ها و کشورهای مختلف جو را به لایه هایی با خواص مشترک تقسیم کنند. تقسیم بندی جو به طور عمده عبارت است از:
1-تروپوسفر(troposphere)
2-استراتوسفر(Stratosphere)
3-مزوسفر(Mesosphere)
4-ترموسفر(Thermosphere) یا یونوسفر (Ionosphere)
5-اگزوسفر(Exosphere)
5
جو Atmosphere
6
جو Atmosphere
تروپوسفر از سطح زمین تا ارتفاع تقریبی 6 تا 13 مایل (10 تا 20 کیلومتر) گسترش می یابد.
توده های هوا در تروپوسفر دائما در حال حرکت هستند، و این ناحیه با خصوصیات بادهای ناپایدار و یا تند باد و توربولانس مشخص می شود. تاثیر توربولانس و قیچی باد روی سازه و رفتار پرواز هواپیما یک بخش مهمی از تحقیقات در صنعت هوایی است. بارهای سازه ای که روی هواپیما در طی رویاروی با توربولانس اعمال می شود، عمر ساز را کاهش می دهد و یا توربولانس مقطعی می تواند سبب آسیب رساندن به سازه هواپیما شود.
قیچی باد (wind shear)یک پدیده مهم اتمسفری است که برای هواپیما در حین نشست و برخاست پرخطر می باشد. قیچی باد تغییربردار باد در مقدار و مسیر است. در قیچی باد عمودی، سرعت و مسیر باد با ارتفاع تغییر می کند. ممکن است نشست هواپیما در یک چنین قیچی بادی برای کنترل مشکل باشد. که سبب انحراف از نقطه مورد نظر نشست شود. قیچی بادها توسط حرکت توده های هوا نسبت به یکدیگر یا نسبت به سطح زمین به وجود می آید.
در این لایه دما با افزایش ارتفاع کم می شود. بطور متوسط کاهش درجه حرارت نسبت به ارتفاع در طبقات پایین جو ، 6 درجه سانتیگراد در هر کیلومتر است.ازت، اکسیژن، ازن ، گاز کربنیک ،هیدروژن و گازهای نادر ترکیبات هوا در تروپوسفر را تشکیل می دهند.
7
جو Atmosphere
لایه بعدی بالایی تروپوسفر لایه استراتوسفر است. استراتوسفر از سطح زمین تا ارتفاع تقریبی 50 کیلومتر گسترش می یابد.
برخلاف تروپوسفر، استراتوسفر نسبتا ناحیه آرام و بدون توربولانس و تندباد می باشد ولی ویژگی آن بادهای شدید و پایدار می با شد.
سرعت باد در استراتوسفر 36 متر برثانیه (120 فوت بر ثانیه) اندازه گیری شده است.
در این لایه دما با افزایش ارتفاع زیاد می شود.
8
جو Atmosphere
مزوسفر لایه ای از جو زمین است که درست در بالای استراتوسفر قرار دارد. این لایه در ارتفاع 50 تا 80 کیلومتری بالای سطح زمین قرار دارد.
در این لایه دما با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. دما در بالای مزوسفر به اندازه 200 درجه کلوین افت می کند.
روزانه میلیونها شهاب سنگ در اثر برخورد با ذرات داخل مزوسفر می سوزند. این برخورد باعث می شود که اجسام آسمانی قبل از رسیدن به زمین بسوزند.
9
جو Atmosphere
ترموسفر لایه ای از جو زمین است که درست در بالای مزوسفر و زیر اگزوسفر قرار دارد. این لایه در ارتفاع 80 تا 600 کیلومتری بالای سطح زمین قرار دارد.
در این لایه اشعه فرابنفش باعث یونیزاسیون می شود. دمای ترموسفر به شدت به فعالیت خورشید وابسته است و می تواند به 2000 درجه سانتیگراد هم برسد.
تابش در این لایه می تواند باعث پخش ذرات هوا و باردار شدن آنها شود و قادر است امواج رادیوی را به دورتر از فضا برساند.
در این لایه دما با افزایش ارتفاع زیاد می شود.
10
جو Atmosphere
اگزوسفر در 500 تا 1000 کیلومتری بالای سطح زمین قرار دارد.
آخرین لایه اتمسفر اگزوسفر نامیده می شود. اگزوسفر دورترین ناحیه اتمسفر می باشد و گازها در این ناحیه رقیق هستند. در نتیجه این قلمرو بین جو زمین و فضای واقع در سیارات می باشد. برای بیشتر کاربردها از مقاومت هوا در اگزوسفر می توانیم صرفنظر کنیم.
ذرات ناچیز گازهای این منطقه در طول روز می تواند به 2500 درجه سانتیگراد برسد.
11
جو Atmosphere
در اینجا سه نکته قابل ذکر است:
1-ارتفاع 18000 پایی، ارتفاعی است که پس از آن، فشار اکسیژن برای تنفس کافی نیست و باید اکسیژن مورد نیاز خلبان و سرنشینان هواپیما، به صورت مکانیکی به داخل هواپیما دمیده شود. اغلب جتهای مسافری در ارتفاعی پرواز می کنند که فشار حدود 2/0 تا 3/0 اتمسفر می باشد. سیستم تهویه آنها فشار داخل کابین را به حدود 85/0 اتمسفر می رساند.
2-در ارتفاع بالاتر از 120000 پایی، اکسیژن کافی برای فرایند سوختن در محفظه احتراق بیشتر موتورهای جت امروزی موجود نیست. بر این اساس این ارتفاع می تواند سقف پرواز تمام هواپیما های امروزی به شمار آید.
3-به این دلیل وسایل پرنده ای که قرار است در ارتفاعاتی بالاتر از این ارتفاع پرواز کنند، باید علاوه بر سوخت، اکسیژن مورد نیاز را با خود حمل کنند. موتور موشک برای پرواز در ارتفاعات بسیار زیاد مناسب است و اکسیژن موجود در داخل کپسول های داخلی موشک را مصرف می کند.
12
جو Atmosphere
تا به حال چندین تعریف از اتمسفر استاندارد شده است و دوتا از آنها توسط کشورهای عضو ناتو استفاده می شود. که عبارتند از اتمسفر استاندارد NACA [1] که در ایالات متحده امریکا استفاده می شود و اتمسفر استاندارد [2]ICAN که بیشتر کشورهای اروپائی از آن استفاده می کنند.
[1] National Advisory Committee for Aeronautics
[2] International Commission for Aerial Navigation
اتمسفر استاندارد ICAN بیشتر کشورهای اروپائی از آن استفاده می کنند. دو استاندارد اتمسفر اساسا یکسان هستند و اختلاف جزیی با هم دارند. این اختلاف بین کمیته بین المللی و استاندارد بین المللی اتمسفر با تاسیس سازمان ایکائو( سازمان بین المللی هوانوردی غیر نظامی یا ICAO[3] ) در سال 1952 حل گردید. اتمسفر استاندارد پروفیل دما یکسانی را فرض می کند که با برنامه جامعی حساب می شود. پروفیل دما شامل یک ناحیه تغییرات خطی دما با ارتفاع، و ناحیه پروفیل ثابت دما (منطقه ایزوترمال) است.
[3] -International Civil Aviation Organization
13
جو Atmosphere
14
جو Atmosphere
15
جو Atmosphere
16
جو Atmosphere
17
جو Atmosphere
18
جو Atmosphere
19
جو Atmosphere
20
جو Atmosphere
21
جو Atmosphere
22
جو Atmosphere
23
مثال 1-1
24
مثال 1-1
25
پایان