Vliv teploty
Změna teploty plynu v otevřeném prostoru, tj. např. i zemské atmosféry, se projeví zvětšením jeho objemu a snížením hustoty. Výškový rozestup dvou tlakových hladin (např. 1013 a 850 hPa) se vlivem oteplení zvýší a vlivem ochlazení sníží. Pokud například umístíme tlakovou hladinu 1013 hPa do nadmořské výšky 0 m, bude za podmínek Mezinárodní standardní atmosféry hladina 850 hPa ve výšce 4754 ft (1449 m). Zvýší-li se teplota u hladiny moře z 15 °C na 25 °C, bude hladina 850 hPa ležet ve výšce 4918 ft (1499 m), tj. o 164 ft (50 m) výš. Zvýšení nadmořské výšky tlakové hladiny oproti stavu při ISA je výraznější s rostoucí výškou — čím je tlaková hladina ve vyšší nadmořské výšce, tím více se posune při stejné změně teploty. Například tlaková hladina 400 hPa leží při ISA v nadmořské výšce 23081 ft (7035 m). Při teplotě na hladině moře 25 °C však bude tato tlaková hladina v nadmořské výšce 23885 ft (7280 m), tj. o 804 ft (245 m) výš. Zcela stejným způsobem se nadmořská výška dané hladiny sníží v případě vzduchu chladnějšího než ISA.
Pro výpočet zkouškových příkladů se využívá pravidlo, že změna teploty vzduchu o 1 °C zapříčiní změnu výšky tlakové hladiny o 4 ft na každých 1000 ft výšky.
Příklad: Odchylka teploty vzduchu na mořské hladině od ISA o 1 °C způsobí, že tlaková hladina, která při ISA ležela ve výšce 1000 ft, bude nyní o 4 ft níže (v případě ochlazení) nebo o 4 ft výše (v případě oteplení). Tlaková hladina, která původně byla při ISA ve výšce 2000 ft se posune o 8 ft, hladina z 10000 ft se posune o 40 ft, atd. Zní-li otázka, jak vysoko bude ležet letová hladina 130 při odchylce teploty vzduchu od ISA o -10 °C, řešíme příklad jednoduše:
Víme, že odchylka teploty od ISA o 1 °C představuje změnu výšky tlakových hladin o 4 ft na každých 1000 ft. V našem příkladě je odchylka teploty -10 °C, takže se jedná o studený vzduch a tlaková hladina, která za podmínek ISA byla v 1000 ft, bude nyní o 40 ft níž, tzn. v nadmořské výšce 960 ft. Letová hladina 130 znamená výšku 13 tisíc stop; na každý jeden tisíc stop se hladina sníží o 40 ft, takže 13*-40=-520 ft. Výsledek: Zatímco pilot vidí na výškoměru výšku letové hladiny 13000 stop, ve skutečnosti letí o 520 stop níž, tj. v nadmořské výšce 12480 ft.
Vliv tlaku
Podobně se bude nadmořská výška tlakové hladiny pohybovat vlivem změn atmosférického tlaku. Zvýšení tlaku u hladiny moře se projeví posunem všech výše ležících tlakových hladin nahoru; snížení tlaku u hladiny moře vede ke snížení nadmořské výšky tlakových hladin. Už jsme uvedli, že při ISA (tzn. tlak na hladině moře 1013 hPa a teplota tamtéž 15 °C) je tlaková hladina 850 hPa ve výšce 4754 ft (1449 m). Změní-li se tlak vzduchu u hladiny moře z 1013 na 1023 hPa, bude ležet tato hladina ve výšce 5187 ft (1581 m), tedy o 433 ft (132 m) výše.
Pro výpočet zkouškových příkladů se využívá pravidlo, že změna tlaku vzduchu o 1 hPa vyvolá změnu výšky tlakové hladiny o 27 ft.
Příklad: U hladiny moře je tlak vzduchu 1023 hPa a teplota shodná s ISA. V jaké nadmořské výšce bude ležet letová hladina 130? Postup je velmi jednoduchý. Tlak vzduchu je o 10 hPa vyšší, než odpovídá ISA. Všechny letové hladiny budou ležet o 10*27=270 ft výše, než by byly při ISA. Letová hladina 130 se tedy přesune z nadmořské výšky 13000 ft (při ISA) do výšky 13270 ft (při tlaku 1023 hPa).
Vliv obojího
Ani kombinovaný propočet skutečné výšky letové hladiny při počasí odchýleném od ISA není složitý, využijeme obou výše uvedených postupů. Zní-li zadání například: Tlak vzduchu u hladiny moře je 1023 hPa a odchylka teploty vzduchu od ISA je -10 °C. V jaké nadmořské výšce bude ležet letová hladina 130?
Nejprve spočteme třeba vliv teploty vzduchu (pořadí výpočtu je libovolné): Odchylka -10 °C představuje změnu -10*4=-40 ft na každých 1000 ft. Hladina 130 je 13000 ft, tedy 13*-40=-520 ft. Tak dostáváme výšku letové hladiny 130 jako 12480 ft.
Dále spočteme vliv tlaku vzduchu: Tlak je u hladiny moře o 10 hPa vyšší, než odpovídá ISA. To znamená, že všechny tlakové hladiny se posunou o 10*27=270 ft výše. Připočteme tedy 12480+270=12750 ft.
Odpověď zní: Letová hladina 130 se při zadaných podmínkách bude nacházet v nadmořské výšce 12750 ft (3886 m).
Příklad:
Letadlo letí z Marseille na Mallorku v konstantní nadmořské výšce 10000 ft a současně v konstantní letové hladině 100. V Marseille je QNH 1018 hPa, na Mallorce je QNH 1020 hPa. Na kterém z těchto dvou letišť je nižší teplota vzduchu?
Řešení:
Kdyby byla na obou letištích stejná teplota vzduchu, nemohlo by letadlo, které udržuje FL100, letět ve stálé nadmořské výšce 10000 ft, protože ve směru z Marseille (LFML) na Mallorku (LEPA) vzrůstá tlak vzduchu a všechny letové hladiny se v tomto směru nacházejí ve stále větší nadmořské výšce. Obrazně řečeno, letadlo z Marseille na Mallorku letí mírně „do kopce“ (samozřejmě za předpokladu, že má na výškoměru stále stejnou letovou hladinu). Avšak zadání příkladu žádá, aby letadlo letělo v konstantní nadmořské výšce, tj. nikoliv „do kopce“ nebo „z kopce“. Co tedy musí zapůsobit, aby byl potlačen vliv atmosférického tlaku? Je teplota vzduchu — potřebujeme, aby se stoupající tlaková hladina „srovnala do roviny“ — a to může způsobit jedině studenější vzduch na Mallorce, který je příčinou snížení tlakových hladin v této oblasti.
Odpověď proto zní: Chladnější vzduch je na Mallorce.
Kdybychom chtěli spočítat rozdíl teplot mezi oběma letišti, postupovali bychom takto:
QNH LFML je 1018 hPa, QNH LEPA je 1020 hPa. Rozdíl 2 hPa představuje výškový rozdíl 2*27 = 54 ft. Pokud by byla v LFML i v LEPA shodná teplota vzduchu, byla by letová hladina FL100 nad LEPA o 54 ft výše, nežli nad LFML. Abychom snížili nadmořskou výšku letové hladiny, musíme ochladit vzduch. Víme, že ochlazení o 1 °C vyvolá snížení výšky hladiny o 4 ft na každých 1000 ft. V našem případě se jedná o výšku 10000 ft, takže změna o 1 °C vyvolá změnu této výšky o 10*4 = 40 ft. My však potřebujeme tuto hladinu snížit o 54 ft, takže teplota u hladiny moře bude muset být nižší o 54/40 = 1,35 °C. Odpověď zní: Na letišti LEPA je při podmínkách zadání příkladu teplota vzduchu o 1,35 °C nižší, než na letišti LFML.
Poznámka: Pokud to stihnete propočítat, než doletíte Cessnou 172 z LFML do LEPA, dostáváte bod a uspějete při teoretických zkouškách ATPL z meteorologie.
