Letecká meterologie, 7.díl - Tlakové hladiny

Výškoměr — jako malého kluka mne zajímal především tento přístroj, protože jsem si myslel, že z celého letadla se jedná o tu nejdůležitější věc.

Až mnohem později se ukázalo, že důležitější je rychloměr, ale i k němu se tady ještě vyjádříme. Barometrický výškoměr je vlastně barometr, jen má svoji stupnici vyjádřenou nikoli v jednotkách tlaku, ale výšky. Ostatně, výška je tlak a tlak je výška. V meteorologii se také v patřičných případech používají souřadné systémy, jejichž vertikální souřadnici netvoří výšková vzdálenost, ale tlak nebo jeho logaritmus.

Když tedy použijeme barometrický výškoměr ke zjišťování vertikální vzdálenosti od nějaké referenční hladiny, musíme poukázat na dvě určité těžkosti. Jednou z nich je kolísání samotného tlaku vzduchu v daném místě. Dáme-li letadlo do hangáru a vrátíme se k němu za týden, bude jeho výškoměr nejspíš ukazovat jinou hodnotu, než v době zahangárování. To je technicky vyřešeno seřizovacím knoflíkem, který je na výškoměru běžný. Když se změní tlak, knoflíkem upravíme výškoměr tak, aby zase ukazoval správnou nadmořskou výšku hangáru. Seřizovací čudlík používáme ještě k dalšímu nastavování výškoměru, jak si vzápětí popíšeme.

Druhou těžkostí je odchylka výškoměru, způsobená teplotou vzduchu. Víme už, že sloupec vzduchu se chová stejně, jako sloupec rtuti v teploměru. Při zvýšení teploty se zvýší výška sloupce. Umístíme-li sloupec vzduchu na pláž u moře a vrchol sloupce je např. v hladině 500 hPa, pak ve standardní atmosféře bude horní okraj sloupce ve výšce asi 5500 m. Bude-li teplota u hladiny moře např. 25 °C, tj. odchylka od ISA +10 °C, pak horní okraj povyleze do výšky 5700 m. Přestože výškoměr bude ukazovat výšku 5500 m, přiřazenou podle ISA tlakové hladině 500 hPa, bude letadlo o 200 m výš a chudák pilot to vůbec nebude vědět — bude věřit výškoměru. Chtělo by to tedy nějaký další čudlík na přístroji, kterým by se dělala ještě teplotní oprava. Jenže takový čudlík na výškoměru není, a vlastně by to bylo zbytečné, protože jednak by posádka neustále musela upravovat teplotu podle toho, v jakém vzduchu by zrovna letěla, a druhak by to bylo zbytečné, protože stejnou odchylku ukazují všechny výškoměry i u ostatních letadel a lze tak jednoduše stanovovat výškové rozdíly mezi nimi, aniž bychom se zajímali o vliv teploty. Jediné, kdy by toto mohlo představovat nebezpečnou situaci, je prostředí záporné odchylky teploty od ISA v horském terénu. Například hladina 700 hPa odpovídá podle ISA výšce asi 3000 m. Kdyby byla teplota na úrovni moře -30 °C, pak bude hladina 700 hPa v reálné výšce 2500 m a to by mohlo znamenat, že letadlo (letící v noci nebo v oblačnosti bez viditelnosti okolního terénu) může narazit do alpských kopců, které svoji výšku jako naschvál ani trochu nemění, ať je zima nebo teplo. Avšak to je ošetřeno tím, že nad takovým terénem jsou ustanoveny nejnižší použitelné letové hladiny, které jsou za všech okolností bezpečně vysoko nad horami. Může se ovšem přihodit, že v situaci, kdy je záporná odchylka tlaku i teploty, a (jinak vysoké) letové hladiny jsou proklatě nízko, letadla s nižším dostupem nemusejí dokázat splnit let v minimální letové hladině a Alpy nepřeletí. Let z Prahy do Benátek Cessnou se tak příjemně prodlouží přes Maďarsko.

V letectví používáme dva, někdy tři zásadní nastavení výškoměru. Musíme vždy uvažovat, že výškoměr ukazuje vertikální vzdálenost mezi ním a nastavenou tlakovou hladinou. Tlak se zmíněným čudlíkem nastavuje v malém okénku na ciferníku, je to tzv. Kohlsmannovo okénko. Nejčastěji tam budeme mít nastaven tlak QNH, což je tlak na úrovni moře podle podmínek ISA. Pak nám výškoměr tedy ukazuje vertikální vzdálenost od hladiny moře — nadmořskou výšku. Abychom při traťovém letu nemuseli stále nastavovat QNH místa, nad kterým se nacházíme, je ustanovena převodní výška, zpravidla 5000 FT, a když nastoupáme nad tuto výšku, přetočíme si čudlíkem výškoměr na hodnotu 1013 hPa. To je standardní tlak, QNE. Všechna letadla nad převodní výškou mají takto nastavený výškoměr a jednoduše se jim dá přidělit cestovní hladina tak, aby se jejich trasy vzájemně neprotínaly a nehrozilo riziko srážky. Až teprve při klesání do cílové destinace pilot v převodní hladině přestaví výškoměr podle informací od řízení letového provozu na tamější QNH a dál postupuje podle nového nastavení. Převodní hladina a převodní výška jsou rozdílné pojmy; hladina je stanovována podle aktuálního tlaku a vždy leží výš, než převodní výška, která je fixní nadmořskou výškou. Výšková vrstva mezi převodní výškou a převodní hladinou se nazývá převodní vrstva. V ní je sice takové pásmo nikoho — piloti stoupajících letadel zrovna přetáčejí výškoměr z QNH na QNE, piloti klesajících zase z QNE na QNH, takže by teoreticky mohlo dojít ke koliznímu mišmaši, ale je na řídících letového provozu, aby stoupající a klesající letadla nenechali k sobě nebezpečně přiblížit. Nebál bych se toho, řídící letového provozu jsou na to důsledně vycvičeni.

Třetím tlakem, v letectví méně užívaným, je QFE. To je tlak v úrovni terénu, např. na letišti. Pak je referenční hladinou právě výška letiště. To lze využít třeba k létání po okruhu , abychom na výškoměru četli výšku nad letištěm a nikoli nad mořem. Na traťovém letu je to ale k ničemu, protože když necháme letiště odletu daleko za sebou, je pod námi už úplně jiný terén, vůči kterému výškoměr vlastně neukazuje správnou výšku.

V meteorologii se používá tlak QFF. Ten se počítá stejně, jako QNH, jen se do rovnice dosadí průměrná teplota vzduchové vrstvy, vzatá z aktuální teploty vzduchu, zatímco u QNH se dosadí průměrná teplota podle ISA. Často tak vzniká půvabný, i když ne moc velký rozdíl QFF a QNH. Je-li vzduch teplejší než ISA, pak je QFF nižší než QNH, zatímco u chladnějšího vzduchu je to naopak. To platí u letišť, která mají kladnou nadmořskou výšku, tedy skoro u všech. Na světě je pár letišť, která mají nadmořskou výšku pod úrovní moře, vlastně bychom mohli mluvit o výšce podmořské. Tam je celý popsaný princip obrácený. Ideální by pak bylo letiště, ležící přímo u hladiny moře, například piloti hydroplánů, přistávající na moři, by mohli s radostí vyprávět, jak to mají pohodlné, protože QFE=QNH=QFF, i kdyby se čerti ženili s andělkami.

RNDr. Petr Dvořák
Letecký meteorolog, lektor

www.jasno.cz