Altímetre

L'altímetre baromètric és l'aparell més comú de tots els tipus d'altímetres. El seu funcionament està basat en la relació entre pressió i altitud, car la pressió atmosfèrica baixa amb l'altitud (uns 10 kPa els primers 3 000 m d'altitud, després més lentament). Es pren com a base de referència el nivell del mar, però el seu funcionament està condicionat als canvis meteorològics, de manera que un altímetre de certa qualitat ha de permetre compensar les variacions de pressió provocades, per exemple, quan es passa amb un avió d'una zona de baixes pressions a una d'altes. Aquests altímetres tenen un funcionament irregular si el canvi d'altitud és molt brusc, ja que triguen a respondre i captar la pressió atmosfèrica; tampoc funcionen bé si, per exemple, es realitza l'ascensió en un cotxe amb les finestres tancades, ja que en l'interior del cotxe amb les finestres tancades la pressió serà molt diferent de la de l'exterior.^[2]

El funcionament de l'altímetre està basat en els canvis de volum que experimenta una càpsula aneroide, igual que la dels baròmetres aneroides. La càpsula aneroide és una càpsula metàl·lica de parets molt primes, a l'interior de la qual s'ha fet un buit parcial, de tal manera que les variacions de la pressió atmosfèrica deformen les seves parets.^[3] Aquestes deformacions són mesurades mitjançant un mecanisme que les tradueix en mesures d'altitud, pel que fa a una pressió que s'ha reglat mitjançant el sistema de reglatge que s'usa per corregir la mesura d'altitud pels canvis de pressió atmosfèrica (pressió de referència), aquesta dada de reglatge s'obté d'un baròmetre instal·lat al punt respecte del qual es vol fer el mesurament.^[2]

La pressió atmosfèrica disminueix amb l'altitud pel fet que la massa d'aire també ho fa. És per la mateixa raó que la pressió hidroestàtica augmenta amb la profunditat, ja que la massa d'aigua que hi ha damunt el punt també augmenta. S'ha determinat que la pressió atmosfèrica varia amb l'altura segons l'equació baromètrica:^[4]

$${\displaystyle P_{z}={\frac {P_{0}}{e^{\tfrac {z}{H}}}}}$$ on:

• ${\displaystyle z}$  és l'altitud.

• ${\displaystyle P_{z}}$  és la pressió atmosfèrica a l'altitud ${\displaystyle z}$ .
• ${\displaystyle P_{0}}$  és la pressió atmosfèrica estàndard a nivell de la mar, 101 325 Pa.
• ${\displaystyle H={\tfrac {kT}{mg}}=29,55T}$ , on:
  • ${\displaystyle k}$  és la constant de Boltzmann, 1,38 × 10^–23 m² kg s^–2 K^–1
  • ${\displaystyle T}$  és la temperatura mitjana, en kèlvins, entre el valor a la superfície de la Terra i l'altitud ${\displaystyle z}$ .
  • ${\displaystyle m}$  és la massa mitjana de les molècules d'aire, 4,76 × 10^–26 kg.
  • ${\displaystyle g}$  és l'acceleració de la gravetat a la superfície terrestre, 9,81 m s^–2 (se suposa que la variació amb l'altitud és negligible)

Operant aquesta equació es pot posar l'altitud ${\displaystyle z}$  en funció de la pressió ${\displaystyle P_{z}}$ . S'obté l'anomenada equació hipsomètrica, on ${\displaystyle z}$  es dona en metres i les pressions en qualssevol unitats sempre que siguin les mateixes per a ambdues pressions:^[4]

$${\displaystyle z=H\ln P_{0}-H\ln P_{z}=H\ln {\frac {P_{0}}{P_{z}}}}$$ Per tant, si hom mesura la pressió a una certa altitud, mitjançant l'equació hipsomètrica pot obtenir el valor d'aquesta altitud. Habitualment s'expressa com l'equació coneguda com a fórmula baromètrica internacional:

$${\displaystyle z=44\,330-4\,935,\!125\,{P_{z}}^{0,\!1903}}$$ 

L'Altímetre radioelèctric és un petit radar que mesura la distància entre dos vehicles aeris i pel que fa al sòl, i es fa servir sobretot en bombes i míssils. Altímetres d'impulsos o de freqüència són similars a aquest però funcionen emetent un altre tipus de senyals. Alguns d'ells s'estan muntant en satèl·lits amb fins científics per l'estudi del geoide, de la dinàmica marina, de les variacions del nivell del mar, i per a l'anàlisi de la topografia de les masses continentals. Entre altres satèl·lits altimètrics hi ha el SeaSat, el TOPEX / Poseidon i el Jason-1, de la col·laboració CNES / NASA, i l'ERS-1, l'ERS-2 i el ENVISAT, de l'European Spatial Agency (ESA).

El funcionament de l'altímetre radioelèctric és diferent al de l'altímetre baromètric. Mesuren la distància mitjançant l'emissió de polsos electromagnètics i el registre del temps transcorregut des de l'emissió del pols, i la recepció de l'eco de retorn del senyal. Com les ones electromagnètiques viatgen a la velocitat de la llum, el càlcul de la distància és immediat, tenint en compte que el temps mesurat és doble i per tant ha de dividir entre 2.