Какова плотность земной атмосферы на высоте четыреста километров?

Какова плотность земной атмосферы на высоте четыреста километров? Я хочу использовать его для расчета сопротивления чего-то на орбите рядом с МКС.

Эталонная атмосфера Jacchia представляет собой эталонную модель атмосферы, которая определяет значения температуры, плотности, давления и других свойств атмосферы на высотах от 90 до 2500 км.

говорит Википедия . Звучит здорово, но как мне получить к нему доступ?

Я не профессионал в математике и орбитальной механике, но может ли эта статья помочь?
@compi Это помогло. Спасибо. Как и это, к чему это привело: space.stackexchange.com/questions/18223/…
Ах, древняя проблема с Википедией. Спросите: «Какова температура кипящей воды?» Вы получите ответ: «Это температура, при которой вода переходит из жидкого состояния в газообразное».

Ответы (2)

Какова плотность земной атмосферы на высоте четыреста километров?

Изменение с солнечной активностью

Он может варьироваться в 50 раз в зависимости от солнечной активности (и модели, которой вы хотите верить).

Вот хорошие ссылки.

Один или несколько из них дают давление и температуру, а не плотность. Вы можете предположить, что на высоте 400 км (и несколько ниже и выше) атмосфера состоит в основном из атомарного кислорода (масса = 16, а не 32), чтобы получить плотность, используя закон идеального газа.

Обратите внимание, что вы можете получить довольно широкий диапазон плотностей в зависимости от указанной солнечной активности. Этот ответ на вопрос «Что такое сопротивление МКС?» показывает скорость потери высоты МКС от 7 м/сут до 400 м/сут в зависимости от солнечной активности.

Из этого ответа на На какой орбите должна находиться космическая станция, чтобы оставаться на орбите в течение N лет? :

Найдено в этом ответе с https://en.wikipedia.org/wiki/Scale_height Wertz et al. SSC12-IV-6, 26-я ежегодная конференция AIAA/USU по малым спутникам.

введите описание изображения здесь

Суточная (суточная) вариация

Спасибо @Peter-ReinstateMonica за указание на это .

Определенно существует суточная составляющая температуры термосферы , которая приводит к изменениям плотности, и это даже вызывает суточные приливы, но это сложно (см. рис. 1 ниже).

Однако, поскольку распад орбиты — медленный процесс, нас в первую очередь беспокоит какая-то средняя плотность , наблюдаемая на данной орбите. Экваториальная орбита на НОО будет отсчитывать примерно 15 циклов день/ночь в день, солнечно-синхронная орбита может отсчитывать 15 циклов рассвет/закат в день.

Процессы ввода, преобразования и переноса энергии, относящиеся к системе ионосфера-термосфера (IT), из «Динамики термосферы», Джеффри М. FORBES, Журнал Метеорологического общества Японии, Vol. 85B, стр. 193–213, 2007 г.

Из « Динамики термосферы », Джеффри М. ФОРБЕС, Журнал Метеорологического общества Японии, Vol. 85B, стр. 193–213, 2007 г.

Рис. 1. Процессы ввода, преобразования и переноса энергии, относящиеся к системе ионосфера-термосфера (ИТ). Зеленый цвет указывает на источники энергии над термосферой, синий цвет указывает на влияние нижних слоев атмосферы на термосферу, а красный цвет указывает на процессы преобразования и переноса энергии внутри термосферы.

Из «Структуры термосферы и ее вариаций» Харрис И., Пристер В. (1968) «Структура термосферы и ее вариации». В: Кирос Р.С. (ред.) Метеорологические исследования верхних слоев атмосферы. Метеорологические монографии, том 9. Американское метеорологическое общество, Бостон, Массачусетс. https://doi.org/10.1007/978-1-935704-37-9_9 :

Плотность на высоте 250 км над уровнем моря, полученная из (к сожалению, названного) Injun III Jacchia and Slowey (1963) для временного интервала с 15 декабря 1962 года по июнь 1963 года.

ИНЖИР. 1. Плотности на высоте 250 км над уровнем моря, полученные из (к сожалению, названного) Injun III Jacchia and Slowey (1963) для временного интервала с 15 декабря 1962 г. по июнь 1963 г. Данные представлены в зависимости от местного времени. перигея. Соответствующие даты указаны вверху, также как MJD (модифицированные юлианские даты). Для сравнения представлены геомагнитные индексы A v и солнечный 10,7-сантиметровый поток Fare. Цифры рядом с нанесенными на график плотностями указывают на географические широты перигея. Кривые представляют модели Харриса-Пристера, S=90 и S=100.

Для дальнейшего чтения см. также:

Если плотность сильно меняется в зависимости от солнечной активности, то не должна ли она сильно меняться и в зависимости от дневной/ночной стороны? (То есть единого общего ответа на вопрос нет?)
@ Peter-ReinstateMonica Да, общего ответа нет! Определенно существует суточная составляющая температуры термосферы , которая приводит к изменениям плотности, и это даже вызывает суточные приливы, но это сложно (см. рис. 1 ). Однако, поскольку распад орбиты - медленный процесс, все, о чем должен беспокоиться ОП, - это какая-то средняя плотность данной орбиты. Экваториальная орбита на НОО будет отсчитывать примерно 15 циклов день/ночь в день, солнечно-синхронная орбита может отсчитывать 15 циклов рассвет/закат в день.
Хорошая точка со средним значением, когда речь идет об орбитах.
@ Peter-ReinstateMonica Я пошел дальше и добавил это обратно в ответ, спасибо!

Модель MSISE-90 доступна в цифровом виде по адресу http://www.braeunig.us/space/atmos.htm . Копия таблицы воспроизводится ниже. Обратите внимание на зависимость от солнечной активности, которая выносит частицы в верхние слои атмосферы.

А л т я т ты г е , к м л о ж С о л а р А с т я в я т у М е а н С о л а р А с т я в я т у Е Икс т р е м е л у ЧАС я г час С о л а р А с т я в я т у Т е м п . , К Д е н с я т у , к г / м 3 п р е с с ты р е , п а М о л . Вт т . , г / м о л Т е м п . Д е н с я т у п р е с с ты р е М о л . Вт т . Т е м п . Д е н с я т у п р е с с ты р е М о л . Вт т . 0 300.2511 1,17 Е + 00 1.01 Е + 05 28.9502 300.2511 1,17 Е + 00 1.01 Е + 05 28.9502 300.2511 1,16 Е + 00 9,98 Е + 04 28.9502 20 206.2085 9,48 Е − 02 5,62 Е + 03 28.9502 206.2085 9,49 Е − 02 5,62 Е + 03 28.9502 206.2085 9.41 Е − 02 5,57 Е + 03 28.9502 40 257,6979 4.07 Е − 03 3.01 Е + 02 28.9502 257,6979 4.07 Е − 03 3.02 Е + 02 28.9502 257,6979 4.04 Е − 03 2,99 Е + 02 28.9502 60 244.1212 3.31 Е − 04 2,32 Е + 01 28.9502 244.1212 3.31 Е − 04 2,32 Е + 01 28.9502 244.1212 3,28 Е − 04 2.30 Е + 01 28.9502 80 203.1065 1,69 Е − 05 9,81 Е − 01 29.1353 196,3636 1,68 Е − 05 9,45 Е − 01 29.0175 172.2146 1,68 Е − 05 8,42 Е − 01 28.529 100 168,7219 5,77 Е − 07 2,89 Е − 02 28.0036 184.016 5.08 Е − 07 2,81 Е − 02 27,7137 297,3338 2,78 Е − 07 2,63 Е − 02 26.1997 120 356,8669 1,70 Е − 08 1,92 Е − 03 26.3948 374,9715 1,80 Е − 08 2.17 Е − 03 25,8745 430,8385 2,34 Е − 08 3,55 Е − 03 23,6456 140 545,8594 2,96 Е − 09 5,37 Е − 04 25.0665 635.5703 3,26 Е − 09 7.03 Е − 04 24,5349 875,9174 4,93 Е − 09 1,61 Е − 03 22.3209 160 630.0652 9,65 Е − 10 2.13 Е − 04 23,7884 787,5532 1,18 Е − 09 3.31 Е − 04 23.4225 1 , 143,54 2,23 Е − 09 9,90 Е − 04 21.4577 180 667,8662 3,90 Е − 10 9,62 Е − 05 22.5037 877,6729 5,51 Е − 10 1,80 Е − 04 22.4106 1 , 314,34 1,28 Е − 09 6,76 Е − 04 20.7706 200 684,9187 1,75 Е − 10 4,70 Е − 05 21.2516 931.2806 2,91 Е − 10 1,05 Е − 04 21.4734 1 , 423,65 8,28 Е − 10 4,86 Е − 04 20.1836 220 692,6487 8,47 Е − 11 2,43 Е − 05 20.0935 963.2701 1,66 Е − 10 6,44 Е − 05 20.6108 1 , 493,79 5,69 Е − 10 3,60 Е − 04 19,6664 240 696.1697 4.31 Е − 11 1,31 Е − 05 19.0789 982.4191 9,91 Е − 11 4.09 Е − 05 19.8292 1 , 538,92 4.08 Е − 10 2,72 Е − 04 19.2046 260 697,7811 2.30 Е − 11 7.31 Е − 06 18.23 993,9173 6.16 Е − 11 2,66 Е − 05 19.1337 1 , 568.03 3.00 Е − 10 2.08 Е − 04 18.7901 280 698,522 1,27 Е − 11 4.20 Е − 06 17.5402 1 , 000.84 3,94 Е − 11 1,77 Е − 05 18.5256 1 , 586,86 2,25 Е − 10 1,61 Е − 04 18.4178 300 698,8644 7.22 Е − 12 2,47 Е − 06 16.983 1 , 005.03 2,58 Е − 11 1,20 Е − 05 18.0015 1 , 599,07 1,71 Е − 10 1,26 Е − 04 18.0839 320 699.0233 4.21 Е − 12 1,48 Е − 06 16.5214 1 , 007.56 1,72 Е − 11 8.20 Е − 06 17,5537 1 , 607.02 1,32 Е − 10 9,93 Е − 05 17,7852 340 699.0973 2,50 Е − 12 9.01 Е − 07 16.1147 1 , 009.10 1,16 Е − 11 5,69 Е − 06 17.1721 1 , 612,19 1,03 Е − 10 7,86 Е − 05 17.5186 360 699,132 1,51 Е − 12 5,57 Е − 07 15.7219 1 , 010.04 7,99 Е − 12 3,98 Е − 06 16.8449 1 , 615,58 8.05 Е − 11 6,26 Е − 05 17.2812 380 699.1483 9.20 Е − 13 3,50 Е − 07 15.3028 1 , 010.62 5,55 Е − 12 2,81 Е − 06 16.5597 1 , 617,79 6,35 Е − 11 5.01 Е − 05 17.0699 400 699.1561 5,68 Е − 13 2,23 Е − 07 14,8185 1 , 010.97 3,89 Е − 12 2.01 Е − 06 16.3044 1 , 619,25 5.04 Е − 11 4.02 Е − 05 16,8818 420 699.1597 3,54 Е − 13 1,45 Е − 07 14.2332 1 , 011.19 2,75 Е − 12 1,44 Е − 06 16.0669 1 , 620,21 4.02 Е − 11 3,25 Е − 05 16.7142 440 699.1615 2,23 Е − 13 9,61 Е − 08 13.5181 1 , 011.32 1,96 Е − 12 1.04 Е − 06 15.836 1 , 620,84 3,23 Е − 11 2,63 Е − 05 16.5643 460 699.1623 1,42 Е − 13 6,54 Е − 08 12.6581 1 , 011.40 1,40 Е − 12 7,55 Е − 07 15.6008 1 , 621,26 2,60 Е − 11 2.13 Е − 05 16.4297 480 699.1627 9.20 Е − 14 4,59 Е − 08 11,6594 1 , 011.45 1.01 Е − 12 5,53 Е − 07 15.3508 1 , 621,54 2.10 Е − 11 1,73 Е − 05 16.3079 500 699,1629 6.03 Е − 14 3,32 Е − 08 10,5547 1 , 011.48 7.30 Е − 13 4.07 Е − 07 15.076 1 , 621,72 1,70 Е − 11 1,42 Е − 05 16.1967 520 699,163 4.03 Е − 14 2,49 Е − 08 9.4006 1 , 011.50 5.31 Е − 13 3.03 Е − 07 14,7669 1 , 621,84 1,38 Е − 11 1,16 Е − 05 16.094 540 699,163 2,75 Е − 14 1,94 Е − 08 8.2657 1 , 011.52 3,88 Е − 13 2,27 Е − 07 14.4148 1 , 621,93 1.13 Е − 11 9.50 Е − 06 15.998 560 699.1631 1,93 Е − 14 1,55 Е − 08 7.2141 1 , 011.52 2,85 Е − 13 1,71 Е − 07 14.0125 1 , 621,98 9.21 Е − 12 7,81 Е − 06 15.9067 580 699.1631 1,39 Е − 14 1,28 Е − 08 6.2904 1 , 011.53 2.11 Е − 13 1,31 Е − 07 13.5547 1 , 622.02 7,55 Е − 12 6,44 Е − 06 15,8187 600 699.1631 1,03 Е − 14 1,09 Е − 08 5.5149 1 , 011.53 1,56 Е − 13 1.01 Е − 07 13.0389 1 , 622.04 6.20 Е − 12 5.31 Е − 06 15.7321 620 699.1631 7,90 Е − 15 9.40 Е − 09 4,8864 1 , 011.53 1,17 Е − 13 7,89 Е − 08 12.4665 1 , 622.06 5.10 Е − 12 4.40 Е − 06 15,6457 640 699.1631 6.24 Е − 15 8,27 Е − 09 4.3891 1 , 011.54 8,79 Е − 14 6.24 Е − 08 11,8428 1 , 622.07 4.20 Е − 12 3,65 Е − 06 15,5578 660 699.1631 5.06 Е − 15 7,36 Е − 09 4.0012 1 , 011.54 6,65 Е − 14 5.01 Е − 08 11.1779 1 , 622.08 3,47 Е − 12 3.03 Е − 06 15.4672 680 699.1631 4.21 Е − 15 6,62 Е − 09 3,6999 1 , 011.54 5.08 Е − 14 4.07 Е − 08 10.4854 1 , 622.08 2,88 Е − 12 2,52 Е − 06 15.3725 700 699.1631 3,58 Е − 15 6.00 Е − 09 3,4648 1 , 011.54 3,91 Е − 14 3,36 Е − 08 9,7818 1 , 622.09 2,38 Е − 12 2.11 Е − 06 15.2723 720 699.1631 3.09 Е − 15 5,48 Е − 09 3,2789 1 , 011.54 3.04 Е − 14 2,82 Е − 08 9.0847 1 , 622.09 1,98 Е − 12 1,76 Е − 06 15.1653 740 699.1631 2,70 Е − 15 5.02 Е − 09 3.1289 1 , 011.54 2,39 Е − 14 2,39 Е − 08 8.4111 1 , 622.09 1,65 Е − 12 1,48 Е − 06 15.0503 760 699.1631 2,39 Е − 15 4,63 Е − 09 3.0049 1 , 011.54 1,90 Е − 14 2.06 Е − 08 7,7753 1 , 622.09 1,37 Е − 12 1,24 Е − 06 14.926 780 699.1631 2.13 Е − 15 4,28 Е − 09 2,8996 1 , 011.54 1,53 Е − 14 1,79 Е − 08 7.1884 1 , 622.09 1,15 Е − 12 1,05 Е − 06 14,7912 800 699.1631 1,91 Е − 15 3,96 Е − 09 2,8075 1 , 011.54 1,25 Е − 14 1,58 Е − 08 6,6572 1 , 622.09 9,59 Е − 13 8,84 Е − 07 14,6447 820 699.1631 1,73 Е − 15 3,68 Е − 09 2,7249 1 , 011.54 1,03 Е − 14 1,40 Е − 08 6.1849 1 , 622.09 8.04 Е − 13 7,48 Е − 07 14.4854 840 699.1631 1,56 Е − 15 3,43 Е − 09 2,6492 1 , 011.54 8,64 Е − 15 1,26 Е − 08 5.7711 1 , 622.09 6,74 Е − 13 6,36 Е − 07 14.3123 860 699.1631 1,42 Е − 15 3.21 Е − 09 2,5784 1 , 011.54 7,32 Е − 15 1.14 Е − 08 5.4132 1 , 622.09 5,67 Е − 13 5.42 Е − 07 14.1244 880 699.1631 1.30 Е − 15 3.00 Е − 09 2,5113 1 , 011.54 6,28 Е − 15 1.04 Е − 08 5.1066 1 , 622.09 4,77 Е − 13 4,63 Е − 07 13.921 900 699.1631 1,18 Е − 15 2,81 Е − 09 2,447 1 , 011.54 5,46 Е − 15 9,47 Е − 09 4.846 1 , 622.09 4.03 Е − 13 3,97 Е − 07 13.7015

Хорошие данные! Интересует небольшое увеличение средней молекулярной массы на моль на расстоянии 80 километров. Очевидно, что на малых высотах это средневзвешенное значение азота ( ≈ 28 ) и кислород ( ≈ 32 ). Интересно, что получится :-)
Данные - это просто то, что я привел, и, возможно, они просто предполагают постоянную молекулярную массу при более низких составах. Хауман и др. указывают на то, что это мезосфера, где образуются ионы. Я предполагаю, что они могут включать некоторые трехатомные частицы, которые более стабильны как ионы, чем как нейтральные молекулы, такие как НЕТ 2 + .
Какова плотность земной атмосферы на высоте четыреста километров?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v