什麼是高度氣壓計算器?
這個工具會依據對流層的標準大氣模型,估算特定海拔高度的大氣壓力(氣壓)。當你爬得越高,頭頂上方的空氣就越少,壓力自然隨之下降。計算結果會同時以百帕(hPa,等同毫巴)、千帕(kPa)以及標準大氣壓(atm)三種單位呈現。
使用方式
請輸入海拔高度(以公尺為單位),以及海平面氣壓 P0(以 hPa 為單位)。標準海平面氣壓為 1013.25 hPa,但你也可以填入當地實際觀測到的海平面氣壓,藉此得到更貼近真實的數值。按下計算,即可看到該高度的空氣壓力。
公式解析
本模型採用 $$P = P_0 \left(1 - \frac{0.0065\,h}{288.15}\right)^{5.255}$$ 其中 0.0065 K/m 為標準氣溫遞減率,288.15 K 為標準海平面溫度,而指數 5.255 則由重力加速度、空氣莫耳質量與氣體常數推導而來。此公式適用範圍大約到 11,000 公尺(即對流層)以內。
實際範例
假設高度為 1000 公尺、\(P_0 = 1013.25\) hPa:括號內的底數為 \(1 - (0.0065 \times 1000 / 288.15) = 1 - 0.022557 = 0.977443\)。將其取 5.255 次方約為 0.88699,再乘上 \(1013.25 \times 0.88699 \approx 898.76\) hPa,換算約等於 89.88 kPa。
氣壓公式中使用的常數
此計算機使用的氣壓公式將較低的大氣層(對流層)建模為具有恆定溫度遞減率。高度 \(h\)(單位:公尺)處的壓力為:
$$P = P_0\left(1 - \frac{L\,h}{T_0}\right)^{5.255}$$下面的固定常數來自國際標準大氣(ISA),並內置在公式中。
| 符號 | 含義 | 數值 |
|---|---|---|
| \(P_0\) | 標準海平面壓力(預設值;您可以輸入自己的值) | 1013.25 hPa |
| \(L\) | 溫度遞減率 | 0.0065 K/m |
| \(T_0\) | 標準海平面溫度 | 288.15 K(15 °C) |
| \(g\) | 標準重力加速度 | 9.80665 m/s² |
| \(M\) | 乾空氣的摩爾質量 | 0.0289644 kg/mol |
| \(R\) | 通用氣體常數 | 8.31447 J/(mol·K) |
指數 5.255 的來源
該指數不是任意的——它是無因次群 \(\frac{gM}{RL}\):
$$\frac{gM}{RL} = \frac{9.80665 \times 0.0289644}{8.31447 \times 0.0065} = 5.2558$$四捨五入至工作公式中使用的 5.255。
有效性:此單層形式假設恆定遞減率為 0.0065 K/m,僅在對流層內有效,達到約 11,000 m(平流層底部)。超過該高度,溫度分佈會發生變化,必須使用不同的分層模型。
常見問題
為什麼壓力會隨高度下降?因為你頭頂上方的空氣柱變得更短、更輕,所施加的重量也就更小。
hPa 是什麼?百帕是氣象學中使用的 SI 國際單位;1 hPa 等於 1 毫巴。
這個結果到處都準確嗎?它假設的是標準大氣狀態。實際情況(如氣溫、天氣系統)會使真實數值有所變動,因此建議填入當地的海平面氣壓,才能得到最準確的結果。