घनत्व ऊंचाई

घनत्व ऊंचाई अंतर्राष्ट्रीय मानक वायुमंडल के सापेक्ष वह ऊंचाई है जिस पर हवा का घनत्व अवलोकन के स्थान पर संकेतित वायु घनत्व के बराबर होगा। दूसरे शब्दों में, घनत्व ऊंचाई औसत समुद्र तल से ऊंचाई के रूप में दिया गया वायु घनत्व है। घनत्व ऊंचाई को गैर-मानक तापमान के लिए समायोजित दबाव ऊंचाई भी माना जा सकता है।

तापमान में वृद्धि और वायुमंडलीय दबाव में कमी, और, बहुत कम डिग्री तक, आर्द्रता में वृद्धि, दोनों ही घनत्व ऊंचाई में वृद्धि का कारण बनेंगे। गर्म और आर्द्र परिस्थितियों में, किसी विशेष स्थान पर घनत्व ऊंचाई वास्तविक ऊंचाई से काफी अधिक हो सकती है।

विमानन में, घनत्व ऊंचाई का उपयोग कुछ मौसम स्थितियों के तहत विमान के वायुगतिकीय प्रदर्शन का आकलन करने के लिए किया जाता है। विमान के एयरफ़ोइल द्वारा उत्पन्न लिफ्ट (बल), और इसके संकेतित एयरस्पीड (आईएएस) और इसके वास्तविक एयरस्पीड (टीएएस) के बीच संबंध भी वायु-घनत्व परिवर्तन के अधीन हैं। इसके अलावा, विमान के इंजन द्वारा दी गई शक्ति वायुमंडल के घनत्व और संरचना से प्रभावित होती है।

विमान सुरक्षा
वायु घनत्व शायद विमान के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है। इसका सीधा असर इस पर पड़ता है:
 * एक प्रोपेलर या रोटर की दक्षता - जो एक प्रोपेलर (प्रभावी रूप से एक एयरफ़ॉइल) के लिए एक पंख पर उठाने के समान व्यवहार करती है।
 * सामान्य रूप से एस्पिरेटेड इंजन का पावर आउटपुट - पावर आउटपुट ऑक्सीजन सेवन पर निर्भर करता है, इसलिए समतुल्य शुष्क हवा घनत्व कम होने पर इंजन आउटपुट कम हो जाता है, और यह और भी कम पावर पैदा करता है क्योंकि नमी अधिक आर्द्र परिस्थितियों में ऑक्सीजन को विस्थापित कर देती है।

मैरिस्कल सुक्रे अंतर्राष्ट्रीय हवाई अड्डे या मेक्सिको सिटी अंतर्राष्ट्रीय हवाई अड्डे जैसे "गर्म और ऊंचे" हवाई अड्डे से उड़ान भरने वाले विमान एक महत्वपूर्ण वायुगतिकीय नुकसान में हैं। निम्नलिखित प्रभाव घनत्व ऊंचाई से उत्पन्न होते हैं जो वास्तविक भौतिक ऊंचाई से अधिक है: * बिजली उत्पादन कम होने के परिणामस्वरूप एक विमान उड़ान भरते समय अधिक धीमी गति से गति करेगा।
 * बिजली उत्पादन कम होने के परिणामस्वरूप एक विमान अधिक धीमी गति से चढ़ेगा।

इन प्रदर्शन मुद्दों के कारण, विमान के टेकऑफ़ वजन को कम करने की आवश्यकता हो सकती है, या दिन के ठंडे समय के लिए टेकऑफ़ को निर्धारित करने की आवश्यकता हो सकती है। हवा की दिशा और मार्ग  ढलान को ध्यान में रखना पड़ सकता है।

स्काईडाइविंग
स्काइडाइविंग में घनत्व ऊंचाई एक महत्वपूर्ण कारक है, और अनुभवी स्काइडाइवरों के लिए भी इसका ठीक से आकलन करना मुश्किल हो सकता है। विंग दक्षता में सामान्य परिवर्तन के अलावा, जो सभी विमानन में आम है, स्काइडाइविंग में अतिरिक्त विचार भी हैं। जंपर्स की उच्च गतिशीलता के कारण जोखिम बढ़ जाता है (जो अक्सर QNH को कैलिब्रेट करने की दिनचर्या द्वारा सचेत रूप से जागरूक किए बिना, पूरी तरह से अलग घनत्व ऊंचाई वाले पैराशूटिंग # ड्रॉप ज़ोन की यात्रा करते हैं। वायुमंडलीय दबाव#मीन समुद्र-स्तर दबाव)। एक अन्य कारक उच्च घनत्व ऊंचाई पर हाइपोक्सिया (चिकित्सा) के प्रति उच्च संवेदनशीलता है, जो विशेष रूप से अप्रत्याशित उच्च मुक्त गिरावट | मुक्त गिरावट दर के साथ मिलकर खतरनाक स्थितियों और दुर्घटनाओं का निर्माण कर सकता है। अधिक ऊंचाई पर पैराशूट अधिक आक्रामक तरीके से उड़ते हैं, जिससे उनका प्रभावी क्षेत्र छोटा हो जाता है, जो पायलट के कौशल की अधिक मांग करता है और उच्च-प्रदर्शन लैंडिंग के लिए विशेष रूप से खतरनाक हो सकता है, जिसके खतरनाक होने से पहले सटीक अनुमान की आवश्यकता होती है और त्रुटि का मार्जिन कम होता है।

गणना
घनत्व ऊंचाई की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके वायुमंडलीय दबाव और बाहरी हवा के तापमान (शुष्क हवा मानकर) से की जा सकती है:

\text{DA} \approx \frac{T_\text{SL}}{\Gamma} \left[ 1 - \left( \frac{P / P_\text{SL}}{T / T_\text{SL}} \right)^{\left(\frac{g M}{\Gamma R} - 1\right)^{-1}} \right]. $$ इस सूत्र में,
 * $$ \text{DA} $$, मीटर की दूरी पर  में घनत्व ऊंचाई (एम);
 * $$ P $$, (स्थैतिक) वायुमंडलीय दबाव;
 * $$ P_\text{SL} $$, मानक समुद्र स्तर|मानक समुद्र-स्तर वायुमंडलीय दबाव, अंतर्राष्ट्रीय मानक वायुमंडल (आईएसए): 1013.25 पास्कल (इकाई)  (एचपीए), या यू.एस. मानक वायुमंडल: 29.92 इंच पारा (इंचएचजी);
 * $$ T $$, केल्विन (K) में बाहरी हवा का तापमान;
 * $$ T_\text{SL} $$ = 288.15 के, आईएसए समुद्र-स्तरीय हवा का तापमान;
 * $$ \Gamma $$ = 0.0065के/एम, आईएसए चूक दर (11 से नीचे)।किमी);
 * $$ R $$ ≈ 8.3144598 J/mol·K, गैस स्थिरांक;
 * $$ g $$ ≈ 9.80665 एमएस$2$, गुरुत्वीय त्वरण;
 * $$ M $$ ≈ 0.028964किग्रा/मोल, शुष्क हवा का मोल (इकाई)।

राष्ट्रीय मौसम सेवा (एनडब्ल्यूएस) सूत्र
राष्ट्रीय मौसम सेवा अपने मानक में उपरोक्त घनत्व ऊंचाई के लिए निम्नलिखित शुष्क-वायु सन्निकटन सूत्र का उपयोग करती है:

\text{DA}_\text{NWS} = 145442.16 ~ \text{ft} \left( 1 - \left[ 17.326 ~ \frac{^\circ \text{F}}{\text{inHg}} \ \frac{P}{459.67 ~ {{}^\circ \text{F}} + T} \right]^{0.235} \right). $$ इस सूत्र में,
 * $$ \text{DA}_\text{NWS} $$, राष्ट्रीय मौसम सेवा घनत्व ऊंचाई फुट में (इकाई) ($$ \text{ft} $$);
 * $$ P $$, स्टेशन दबाव (स्थैतिक वायुमंडलीय दबाव) पारा के इंच में (inHg);
 * $$ T $$, स्टेशन का तापमान (बाहरी हवा का तापमान) डिग्रीज़ फारेनहाइट (°F) में।

ध्यान दें कि एनडब्ल्यूएस मानक निर्दिष्ट करता है कि घनत्व ऊंचाई को निकटतम 100 तक पूर्णांकित किया जाना चाहिएफ़ुट.

दबाव ऊंचाई से घनत्व ऊंचाई की गणना के लिए अनुमान सूत्र
यह दबाव ऊंचाई और आईएसए तापमान विचलन से घनत्व ऊंचाई की गणना (बड़े अनुमान के साथ) करने का एक आसान सूत्र है:

\text{DA} \approx \text{PA} + 118.8 ~ \frac{\text{ft}} \left(T_\text{OA} - T_\text{ISA}\right). $$ इस सूत्र में,
 * $$ \text{PA} $$, दबाव ऊंचाई फीट में (फीट) $ \approx \text{station elevation in feet} + 27 ~ \frac{\text{ft}}{\text{mb}} (1013 ~ \text{mb} - \text{QNH}) $ ;
 * $$ \text{QNH} $$, बार (इकाई)  (एमबी) में वायुमंडलीय दबाव समुद्र स्तर पर समायोजित;
 * $$ T_\text{OA}$$, बाहरी हवा का तापमान डिग्री सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस) में;
 * $ T_\text{ISA} \approx 15 ~ {{}^\circ \text{C}} - 1.98 ~ {{}^\circ \text{C}} \, \frac{\text{PA}}{1000 ~ \text{ft}} $, यह मानते हुए कि बाहरी हवा का तापमान 1.98 की दर से गिरता है°C प्रति 1,000{{nbsp} ट्रोपोपॉज़ तक फीट ऊंचाई (पर.) $36,000 ft$) पहुंच गया।

पूर्णांक 1.98°C से 2°C, यह सन्निकटन बनना सरल हो जाता है
 * $$\begin{align}

\text{DA} & \approx \text{PA} + 118.8 ~ \frac{\text{ft}}{^\circ \text{C}} \left[ T_\text{OA} + \frac{\text{PA}}{500 ~ \text{ft}} {^\circ \text{C}} - 15 ~ {^\circ \text{C}} \right] \\[3pt] & =      1.2376 \, \text{PA} + 118.8 ~ \frac{\text{ft}}{{}^\circ \text{C}} \, T_\text{OA} - 1782 ~ \text{ft}. \end{align}$$

यह भी देखें

 * बाहर हवा का तापमान
 * बैरोमीटर का सूत्र
 * हवा का घनत्व
 * गर्म और ऊँचा
 * सबसे लंबे रनवे की सूची

संदर्भ

 * Advisory Circular AC 61-23C, Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge, U.S. Federal Aviation Administration, Revised 1997
 * http://www.tpub.com/content/aerographer/14269/css/14269_74.htm
 * Advisory Circular AC 61-23C, Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge, U.S. Federal Aviation Administration, Revised 1997
 * http://www.tpub.com/content/aerographer/14269/css/14269_74.htm



बाहरी संबंध

 * Density Altitude Calculator
 * Density Altitude influence on aircraft performance
 * NewByte Atmospheric Calculator