Meteorologie pro palubní průvodčí 7

Jak je to teda s tou teplotou

Že teplota vzduchu s rostoucí výškou roste, to si myslel jen Daidalos, Ikaros, někteří dnešní novináři a autor Velkého ilustrovaného atlasu světa z nakladatelství Marco Polo, vydaného v roce 1999. Tam se totiž na straně 214 píše:

„V létě se vzduch nad horskými vrcholy, kde slunce více pálí, protože jsou mu blíž, silně zahřívá a rychlostí větru setvoří kupovitá mračna".

Na požádání tento odstavec ve zmíněném atlasu případnému zájemci za drobný poplatek ukážu. Ovšem lidé vzdělaní něčím jiným než zvláštní školou vědí, že v zemské atmosféře naopak teplota vzduchu s výškou zpravidla klesá, jen s výjimkou dříve popsané teplotní inverze, která se ale týká jen tenčích atmosférických vrstev a nikoliv celého rozsahu našeho vzdušného obalu.

Za normálních okolností tedyteplota vzduchu s rostoucí výškou klesá, zhruba o 1°C na každých 100 m výšky.

To platí od povrchu země až do výšky asi 11 km, teprve pak je několik dalších výškových kilometrů teplota konstantní. Tento poznatek je pro létající personál docela důležitý, protože někteří aktivnější cestující se zajímají o celou řadu nezbytných údajů včetně teploty vzduchu tam venku za okénky.

Jestliže je na letišti v Ruzyni teplota asi 20°C, pak v letové hladině 180 (tj. 5500 m, která leží zhruba 5100 m nad úrovní letiště Ruzyně) bude asi o 51°C chladněji, takže tam můžeme očekávat nějakých -30°C.

Na tuto teplotu by se v kabině ochladilo, kdyby došlo k velké dekompresi, například při výbuchu bomby a proražení trupu. Jelikož se v kabině letadla udržuje také přiměřený tlak vzduchu (ne sice tentýž, jaký je dole na letišti, to by ani plechový trup letadla neustál a byl by tak trochu nafouknutý; kabinová výška se udržuje na hodnotě asi 2500 m nad mořem), došlo by při dekompresi k okamžitému vyfouknutí vzduchu z kabiny ven a náhlému poklesu tlaku. Jinak řečeno, vzduch by se velmi rychle rozpínal, expandoval. Touto expanzí by došlo k ochlazení, to vše v několika málo vteřinách (ne jako ve filmových dramatizacích výbuchu v letadle, kdy létají papíry, sedačky i cestující z proraženého trupu několik minut). Ochlazením by v letadle zkondenzovala všechna vlhkost a kabina by se zaplnila mlhou. Je pravděpodobné, že kvůli řídkému vzduchu by se nedalo moc dýchat, zejména v případě proudových letadel, která létají ve výškách okolo 10 – 11 km, kde je tlak vzduchu asi čtvrtinový oproti hladině moře.

Kombinace nízkého tlaku vzduchu a nízké teploty je životu velice nebezpečná a je jen škoda, že v takové situaci v letadle kromě kyslíkových masek nevypadnou na cestující také teplé bundy.

Piloti však vědí, že teď je ze všeho nejdůležitější rychle sestoupit na letovou hladinu, v níž se už dá přežít a pokud není letadlo silně poničeno a nehrozí jeho rozpadnutí, začnou co nejrychleji sklesávat do výšky okolo 3000 m, kde se dá dýchat bez problémů. Zdravý člověk může dýchat i ve výšce 5500 až 6000 m, ale nezvládnou to všichni a také není jisté, zda se nedostatek kyslíku neprojeví upadáním do bezvědomí tak, že si to postižený vůbec neuvědomuje a připadá mu všechno v pořádku.

 

Poučka: Zmrznout se dá i nad rovníkem.

 

V letní sezóně se u nás téměř nevyskytují výraznější teplotní inverze.

Proto teplota vzduchu pravidelně klesá od země až do výšek kolem 11 km. Je-li u hladiny moře 20°C, pak ve výšce ruzyňského letiště (380 m) je asi 16°C, ve výšce 2000 m nad mořem 0°C, ve 3000 m je -10°C, v 5 km pak -25°C, v 7 km je -40°C,  ve výšce 10 km okolo -57°C. Na hranici 11 km, kde končí nejnižší vrstva atmosféry – troposféra, je asi -59°C. Výš je pak tato teplota konstantní a asi v 15 km začíná zase vzrůstat. Tak vysoko se ale dopravní letadla nedostanou, navíc je tam už velmi řídký vzduch na to, aby bylo pro člověka takové oteplení citelné.

Teplotám vzduchu odpovídá i charakter oblačnosti, která se vyskytuje v různých výškách.

 

Tlak vzduchu

Atmosférický tlak je uváděn snad v každé předpovědi počasí. Co to ale znamená? Atmosféra je cosi jako vzdušný oceán, na jehož dně – zemském povrchu, žijeme. Atmosféra však na rozdíl od skutečných vod oceánů nemá horní hranici, jako je tomu u vodní hladiny. Potápěč, který pluje hlouběji a hlouběji pod vodní hladinu, může naprosto přesně vypočítat, jaký tlak vody na něho bude působit, zná-li svoji hloubku. U atmosféry je to poněkud složitější, protože ta nemá pevně danou horní hranici – náš vzdušný obal s rostoucí výškou řídne a řídne, až nakonec přechází „do ztracena" do vesmíru.

Měřitelný výskyt molekul atmosférických plynů byl zachycen ještě někde ve výšce kolem 30000 km!

A to třeba Mezinárodní kosmická stanice ISS krouží kolem Země ve výšce pouhých 360 km. Ovšem ani tam už není atmosféra prakticky vůbec znát. Kdyby tomu tak bylo, brzdil by vzduch letící kosmický objekt (rychlost letu ISS je asi 30000 km/h, tedy zhruba 35x rychleji, než proudové dopravní letadlo – to by touto rychlostí dolétlo z Prahy do Košic za jednu a půl minuty).

I tak ale už ve výšce 10 až 11 km je tlak vzduchu již jen třetinový oproti hladině moře, ve výšce 50 km je už skoro neměřitelný. Je pozoruhodné, že některá vojenská stíhací letadla dokáží vystoupat do výšky přes 20 km, ba i 30 km. Však i nadzvukové letouny Concorde a Tu-144 uměly létat ve výšce přes 15 km. Zde však přichází ještě další riziko – kosmické záření, které takhle vysoko není už tolik filtrováno silnou vrstvou atmosféry a může mít i zdravotní dopady na člověka.

Tlak vzduchu má souvislost i s dýcháním člověka.

Do výšky asi 4000 m by neměly nastat vůbec žádné problémy s nedostatkem kyslíku. Jsou lidé, kteří se dokáží vyrovnat i s velmi nízkým atmosférickým tlakem, jako třeba někteří horolezci, kteří jsou schopni vystoupit na nejvyšší hory světa (bezmála 9000 m) bez kyslíkového přístroje. To však zdaleka neplatí pro všechny lidi a proto je nutné v kabině cestujících v letadle udržovat určitý vzduchový komfort. Ideální by bylo mít v kabině tlak vzduchu stejný, jaký byl na letišti před odletem. V Praze se letištní tlak vzduchu pohybuje okolo 920 hPa. Se vzrůstající výškou však tlak vzduchu klesá a to tak, že každých 5500 m se zmenší na polovičku. Když je tedy u hladiny moře tlak 1000 hPa, potom v 5,5 km je 500 hPa, v 11 km je 250 hPa, atd. Změnu tlaku vzduchu s výškou popisuje barometrická rovnice a ta je v letectví hodně důležitá, protože se podle ní určují výšky letových hladin, převodních výšek, stupnice výškoměrů a podobně.

Podle tlaku vzduchu se také nastavují výškoměry.

Jak známo, výška a tlak spolu souvisí. Čím jsme výš, tím jsme obklopeni nižším atmosférickým tlakem. Navíc i na pevné zemi pozorujeme neustálé kolísání tlaku vzduchu. Výškoměr v letadle není nic jiného, než upravený barometr a vzhledem ke kolísání atmosférického tlaku kolísá i hodnota na výškoměru. Piloti si jej před vzletem musí seřídit tak, aby ukazoval pravdivou nadmořskou výšku. Teprve po vzletu, v určité hladině, se výškoměr „přeladí" na standardizovaný tlak 1013 hPa, aby všechna letadla měla výškoměry nastaveny totožně a mohla dodržovat výškové rozstupy podle pokynů řízení letového provozu.

Letové hladiny jsou nad sebou rozvrstveny s rozestupem 1000 feet, tedy 300 m.

 S dnešní vysokou přesností barometrických výškoměrů se dá naprosto bezpečně a perfektně udržet letadlo v určené letové hladině, aniž by se z ní vychýlilo nahoru či dolů a případně tak ohrozilo jiná letadla, letící v hladinách pod a nad tímto letadlem. Koncem 90. let 20. století bylo zrušeno opatření, kdy od letové hladiny 290 (tj. asi 8700 m) byly všechny další letové hladiny nikoliv po 300 výškových metrech, ale s rozestupy 600 m, aby se eliminovala možná chyba výškoměrů v řídkém vzduchu. Dnes je však navigace natolik přesná, že se od toho mohlo ustoupit a v celém rozsahu vzdušného prostoru dnes letadla létají v letových hladinách, které mají vertikální rozestup 300 m.

Letové hladiny jsou přitom nad sebou vždy „na střídačku" – v jedné hladině se letí jedním směrem, v hladinách nad ní a pod ní se letí v protisměru, aby se nemohla střetnout protiletící letadla v jedné hladině.

Hladiny tzv. sudé vedou do západních směrů, hladiny liché naopak. Poletíme-li z Prahy do Bratislavy turbovrtulovým letounem ATR-72, nejspíš to proběhne v letové hladině 210, což je 21 tisíc stop, asi 6300 m. Nazpátek pak letadlo poletí zřejmě v hladině 200, tj. 6000 m. Uvedený letoun může letět i výš, ale nemělo by smysl, aby dlouhou dobu stoupal a zakrátko po dosažení výhodné cestovní hladiny (např. 240) by musel začít zase rychle klesat, aby Prahu takříkaje nepřeletěl.