Где я могу найти данные для зависимости плотности атмосферы от высоты?

В Shuttle Mission Simulator мы использовали Jacchia Reference Atmosphere , он подходит для 2500 км. IIRC плохо работает на низкой высоте, поэтому мы использовали стандартную модель атмосферы для атмосферных режимов полета и Jacchia выше 182 км (600 000 футов).

Недавно у нас было аналогичное требование, и мы создали веб-API RESTful, который заключает в себе исходный код моделей NRLMSISE00 и JB2008 . API открыт и доступен здесь для всех, кто в нем нуждается.

Редактировать: ниже приведен график, на котором показано изменение плотности атмосферы с высотой, рассчитанное с помощью моделей JB2008 и NRLMSISE00, доступ к которым осуществляется с использованием API. Обратите внимание, что расчетные значения будут существенно меняться в зависимости от солнечной активности, и эти значения относятся к номинальным параметрам. Вы можете просмотреть и запустить код Python, используемый для создания графика, здесь .

В качестве приблизительной оценки можно использовать

$\frac{P}{P_0}=e^{-y/h},$

куда$P$это давление,$P_0$давление на некоторой опорной высоте, например на уровне моря,$y$- высота над этой ссылкой, и$h$, называемая масштабной высотой, составляет около 8000 метров. Это выражение в основном следует из термодинамики (равнораспределения). Совершенно верно, если гравитационное поле постоянно, а атмосфера находится в тепловом равновесии. На самом деле атмосфера не находится в тепловом равновесии, и чем выше вы поднимаетесь, тем холоднее становится.

Поскольку это показатель экспоненциальный, он очень быстро падает. Вам не нужно подниматься очень высоко, прежде чем он станет совершенно незначительным, и доминирующим компонентом будет не земная атмосфера, а межпланетная среда.

Это место имеет зависимость плотности от высоты в регионе, о котором вы спрашиваете:

https://www.spaceacademy.net.au/watch/debris/atmosmod.htm

МКС требуется около 7 тонн топлива в год для удержания орбиты. Я только что попытался рассчитать плотность воздуха на 400-километровой орбите с высотой шкалы 8,5 км.

Плотность воздуха должна быть$\frac{1}{e^\frac{400}{8.5}}$по сравнению с уровнем моря. Но это кажется слишком тонким, потому что при этой расчетной плотности воздуха будет слишком мало воздуха, чтобы использовать 7 тонн топлива для удержания орбиты.

Между тем: Высота шкалы зависит от температуры. Так что выше 100 км используйте 24 км вместо 8,5 км. Поэтому я повторил расчет с высотой шкалы 8,5 до 100 км и высотой шкалы 24 от 100 до 420 км. Я умножил это на 7691 м/сек, 86400 секунд в день, 365 дней в году, и получается около 3. Результат означает, что 1 м² МКС каждый год сталкивается с таким же количеством воздуха, как 3 м³ на уровне моря. Это хорошо соответствует расходу топлива для удержания орбиты.