Klimaskepsis mit dem PC
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ISA-Normatmosphäre

Das Wetter wandelt sich ständig, und somit auch dessen Zustandsgrößen wie Temperatur, Luftdruck, Luftdichte u.a.. In verschiedenen Bereichen ist es allerdings sinnvoll, eine "Durchschnittsatmosphäre" zu definieren. In der Luftfahrt werden z.B. Höhenmesser anhand der ISA-Standartatmosphäre genormt. Für Höhenabhängigkeiten atmosphärischer Zustandsgrößen verwenden wir die ISA-Standartatmosphäre. Wir benötigen schon für das nächste Programm eine Abhängigkeit der Dichte von der Höhe, diese liegt als Tabelle vor. Das folgende Programm soll zuerst die Zustandsgrößen aus der Tabelle lesen. Die Tabelle mit den Atmosphärendaten wurde aus der Seite

engineeringtoolbox.com

- mit freundlicher Genehmigung, vielen Dank - kopiert.

Interpolation und Berechnung

Meistens benötigt man nicht nur genau die Werte, die in der Tabelle stehen (die für 1000m, 2000m oder andere), sondern auch Zwischenwerte (für z.B. 1230m ). Diese kann man näherungsweise durch lineare Interpolation bestimmen. Für die hier betrachteten Größen liegen auch recht einfache Formeln vor. Dem Programm wird zuerst über eine Messagebox eine Höhe eingegeben, für diese werden die atmosphärischen Zustandsgrößen einerseits mit Hilfe der in der Eingabedatei gespeicherten Daten interpoliert und andererseits mit Formelausdrücken berechnet. Weiterhin werden alle Zustandsgrößen in 500m Schritten berechnet und mit den Werten aus der Datei verglichen. Es erfolgt auch eine graphische Darstellung.

Benutzung des Programms

  1. Zuerst erstellen Sie ein Verzeichnis, in dem dieses Programm laufen soll.
  2. In diesem Verzeichnis benötigen Sie die beiden Python-Quellcode-Dateien "isa_atmosphaere_haupt.py", "steuer.py", "eingabe.py", "rechner.py" und "ausgabe.py" sowie die Datei mit den Atmosphärenwerten "ISA_standart.dat" und die Steuerdatei "steuer.txt". Am einfachsten ist es, das *.tar-Archiv herunterladen und im Zielverzeichnis zu entpacken. Das Archiv enthält die Quelldateien und die Dokumentation des Programms als *.pdf. Sie können aber auch jede Datei einzeln herunterladen. Dann müssen Sie jeweils den Punkt - also "." - im Dateinamen vor py ergänzen. Sie müssen die Dateinamen von "isa_atmosphaere_hauptpy" in "isa_atmosphaere_haupt.py", "steuerpy" in "steuer.py", "eingabepy" in "eingabe.py", "rechnerpy" in "rechner.py" und "ausgabepy" in "ausgabe.py" ändern. Leider war es nicht möglich, die funktionierendem Dateiendungen beizubehalten, da der Server eine Fehlermeldung beim Anklicken ausgibt. Im *.tar-Archiv sind alle Dateiendungen richtig, die Programme sind sofort nach dem Entpacken lauffähig.
  3. Führen Sie einen Virenscan über dieses Verzeichnis durch. Z.B. ich benutze clamscan mit dem Befehl clamscan -r -i. Sie können natürlich einen anderen Virenscanner benutzen.
  4. Öffnen Sie in diesem Verzeichnis ein Konsolenfenster.
  5. In der Konsole wird das Programm mit python3 isa_athmosphaere_haupt.py gestartet.
  6. Das Programm läßt zuerst eine Messagebox erscheinen, die die Steuerdaten anzeigt.
  7. Nach einem klick auf den "weiter"-Button erscheint eine Eingabebox, in die Sie eine Höhe zwischen 0 m und 30000 m eintragen.
  8. Die eingegebene Höhe wird beim Anklicken des Buttons "Übernehmen" vom Programm eingelesen und überprüft.
  9. Nach dem Klicken des "weiter"-Buttons berechnet das Programmdie atmosphärischen Zustandsgrößenzur eingegebenen Höhe. Diese werden in einer Messagebox angezeigt.
  10. Nach Anklicken des "weiter"-Buttons erscheint eine Graphik, die den Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Höhe zeigt.
  11. Nach dem Wegklicken dieser Graphik erscheint die Graphik mit dem Druck.
  12. Nach dem Wegklicken der Druck-Graphik erscheint die Graphik mit der relativen Dichte.
  13. Nach dem Wegklicken dieser Graphik erscheint die Graphik mit der kinematischen Zähigkeit.
  14. Nach dem Wegklicken der Graphik mit der kinematischen Zähigkeit erscheint die Graphik mit der Schallgeschwindigkeit.
  15. Nach dem Wegklicken dieser Graphik wird das Programm beendet
Dokumentation

Archiv Python
Hauptprogramm in Python
Steuereinheit in Python
Eingabeeinheit in Python
Recheneinheit in Python
Ausgabeeinheit in Python
Datei mit Steuerdaten
Datei mit den Atmosphärendaten

Im großen und ganzen stimmen die formal berechneten Größen mit den Werten aus der Datei überein.

Bei der Temperatur fallen die Abweichungen über 20000 m auf.

Beim Druck liegen interpolierte und mit Formel berechnete Punkte aufeinander.

Ebenso wie bei der Temperatur fallen die Abweichungenbei der relativen Dichte über 20000 m auf.

Hier sind die Abweichungen über 20000m überdeutlich.

Ebenso wie bei der Temperatur fallen die Abweichungen über 20000 m auf, die Schallgeschwindigkeit wird direkt und ausschließlich aus der Temperatur berechnet.