気圧高度計について調べてみた

    雑談?
    03 /27 2015
    個人的なメモみたいなものです。

    半導体の気圧センサー(モジュール)の製作記事を最近よく見かける。
    これで気圧を測るのは分かるのだが、高度計(気圧高度計)にした場合どの程度の誤差なのか分からないので調べてみた。
     一日の間でも大気圧の変化があるのでどれ位変化するものなのか感じが分からないのです。

    海抜0m、15℃での気圧=1013.25hPa(ヘクトパスカル)
    10mの高度変化に対して約1hPa変化する。(厳密には高度、気温によって変わる)
    詳しくはこちらの記事こちらの記事が参考になりました。
    気圧→高度への計算に小数点の^(べき乗)を使うのでPICAXEでは無理そうなことも分かりました。(^^;)

    日(天候)によって100hPa違うと同じ時地点でも高度1000m位の誤差がでる。
    ただ、100hPaも違うのは長期でかなり極端な場合(超高気圧 vs 超強力台風)だし、1013.25hPaで合わせたままで日々補正(校正)しない場合である。

    普通は1日での変化は10hPa位のようである。
     例えば1日で20hPaも下がったら爆弾低気圧になる。
    ということは1日1回の補正だと普通でも±100m位の誤差が出る可能性があるということ。
    また、補正しても1時間経つと4.2m位ずれている可能性があるということでもある。

    気圧センサー自体
    誤差±10hPaのセンサーは高度計には使えない。±1hPa以下のセンサーにすべきで誤差10m位。 分解能は0.1hPa以下が良いだろう。

    補正値はどうやって得る?
    ・アメダスの観測データ
    1時間おきで高精度だが、測定地点が0mではないので高度補正の計算も必要。
     例:東京 標高5m
    ・速報天気図
    海面の気圧をみる。 3時間おき。 等圧線は4hPa毎なので大雑把。
    ・山(登山)
    「標高xxxm」と立て札がある場所や高度がはっきりしている山小屋で高度を補正する。
    昔ながらのメカニカルなアナログ式の気圧高度計は外側のリングを回したりして簡単に高度を合わせられるらしい。
    これが基本の様な気がします。

    →以上のようなことが分かりました。
    気圧を利用した高度計はこまめに補正してもせいぜい10m位の精度ということです。(批判している訳ではなく、原理(仕組み)的にそのようなものだと理解したということです。)

    追記
    ・気圧高度計は気温による誤差も生じる。
    ・GPS高度計なら正確かというと平面方向に比べて高度方向は原理的に悪い。
    それはGPSが地球を楕円体に単純化しており、それが各地の海抜0mと一致していないため。(ネットで調べた感じでは 日本では+30~40mの誤差? 全世界だと最大150m?)平面座標に応じてソフト的に補正をかけるなら少なくできる。
    追記終わり


    余談 (ついでに分かったこと)
    航空機も気圧高度計を使っているので当然高度に誤差がでる。
    これらは1013.25hPaを基準にしている。(ということは誤差が大きい。)
    そんなので飛んで飛行機同士が衝突しないのか心配になったが大丈夫なのである。
    各飛行機が1013.25hPaを基準にしているのがミソで、ある地点で誤差はあるが各飛行機に同じ誤差が生じるので問題はない。
    つまり、絶対高度で飛んでいる訳ではなく実際には気圧値で飛んでいるのである。
    これをフライトレベル(FL)という。
    1FLは100フィートであり、FL 100なら10000フィート。
    1013.25hPaで補正された高度計が10000フィートと示す高度で飛ぶということ。
    なのでGPSで高度を得て飛ぶと逆に危険。
     北朝鮮がGPSの妨害電波を出した例もあるし。
    なお、離着陸時は電波高度計を使う場合もある。
    「場合」なのは平地ではなく、山の上に作られた滑走路では片側か両側が崖になっていると特に着陸時に参考にならず万能ではないため。
    (南米に多い?)高地に作られた滑走路では大気圧(空気の密度)が低いので浮力?を得るために高速度で離発着する必要あり滑走路が長いらしい。

    因みにエンジェル(Angel)という1000フィート単位の言い方もある。
     天使が飛ぶような高いところというニュアンス(意味)らしい。
    これは隠語(スラング)らしく米空軍が使うようである。(FLも使う。)
    実際には 「ツー ボギー(bogy)ズ(国籍不明機、敵機2機) エンジェルズ テン(Angels 10)。 なおも上昇中。」 のように複数形で使う。 主に切迫した状況(戦闘時等)で短く言うために使われるようである。
    映画「トップガン」でも使われているが残念ながら和訳が間違っているらしい。

    以上
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