Není výška jako výška

Chceme-li pochopit úskalí měření výšky, musíme se nejprve správně zeptat. Tak klíčová úvodní otázka zní: JAK se výška měří?

Tlaková výška

První věc, kterou je nutné si uvědomit - vertikální výškové vymezení vzdušných prostorů je bez výjimky vymezeno pomocí výšky měřené prostřednictvím tlakových výškoměrů. Tlakový výškoměr nedělá nic jiného než to, že vestavěným tlakovým čidlem změří tlak a pomocí standardizovaného přepočtu vypočítá z aktuálního tlaku nadmořskou výšku. Tento přepočet se v letectví řídí striktně podle ISA http://en.wikipedia.org/wiki/International_Standard_Atmosphere (International Standard Atmosphere). ISA definuje model atmosféry, vycházející z podmínek, kdy na hladině moře (ve výšce 0 m) je tlak 1013.25 hPa (takzvaný standardní tlak, STD) a teplota 15 °C a dále teplota klesá o 0.65 °C na každých 100 m výšky.

Pokud by tedy atmosféra v daném místě měla přesně tyto charakteristiky, pak by tlakový výškoměr ukázoval naprosto správnou geometrickou výšku nad mořem.Vtip je v tom, že přesně s těmito podmínkami se v reálné atmosféře zkrátka nesetkáme, takže údaj, který ukazuje tlakový výškoměr, je více či méně vzdálen od opravdové geometrické výšky. Pokud se divíte tomu, jak je možné, že se v letectví pracuje s výškou, která nemá s „opravdovou“ geometrickou výškou nic společného a nahodile se mění, tak vás musím uklidnit – je to naprosto v pořádku a má to své obrovské výhody. Pro letadla totiž není až tolik důležitá skutečná geometrická výška, důležitější je to, že správně nastavený výškoměr v každém letadle ukazuje za stejných podmínek stejný údaj s velkou přesností (jinými slovy jedná se o vysoce reliabilní údaj).

Jak se tedy liší tato tlaková výška od skutečné geometrické výšky? Pokud měříme od stejného základu (tedy hladiny moře), pak lze identifikovat 3 základní vlivy, které mají citelné důsledky pro odchylku naměřené hodnoty tlakové výšky a skutečné geometrické výšky.

• Tlak na hladině moře – jak už jsem se zmínil, ISA počítá s tlakem na hladině moře 1013.25 hPa. Pokud je v daném míste tlak vyšší (což je v podmínkách pěkného letového počasí vysoce pravděpodobné), tak je díky tomu hodnota výšky naměřená tlakovým výškoměrem nastaveným na standardní tlak nižší , než skutečná geometrická výška. V malých výškách to dělá cca. 8 metrů na 1 hPa, tj. Při tlaku 1025 hPa bude letecký tlakový výškoměr ukazovat zhruba o 100 m méně. Důležité je vědět, že pro vzdušné prostory pod převodní výškou (u nás 5000 ft AMSL, tj. 1524 m) se tento rozdíl musí započítat a výškoměr by měl být nastaven na tlak (QNH) daného letiště. Ovšem všechny prostory nad převodní výškou jsou udávány podle tlakové výšky QNE, tedy dle standardního tlaku 1013.25!

• Teplota - ISA počítá s teplotou 15 °C na hladině moře a s určitým teplotním zvrstvením. Pokud tyto poměry budou jiné, bude i jiný průbeh tlaku s přibývající výškou. Zjednodušeně se dá říci, že čím bude dole tepleji, tím bude odchylku směrem dolů od geometrické výšky větší. Tato odchylka bývá v sezóně průměrně 5%, tj. tlaková výška bude o 5% menší než výška geometrická a v horkých dnech může být i větší. Snadno lze spočítat, že ve výšce 2000 m může náš tlakový výškoměr klidně ukazovat třeba o 100 m nižší výšku než je ta skutečná, i kdybychom ho na zemi nastavili na správnou QNH! Na rozdíl od vlivu tlaku, který lze korigovat nastavením výškoměru na oblastní QNH (či správnou geometrickou výšku startu), tento vliv nijak odfiltrovat nelze. A pozor, s teplotní kompenzací tlakové čidla nemá tato problematika nic společného! Teplotně kompenzované tlakové čidlo pouze měří správně tlak, s odchylkou v průběhu tlaku s výškou od ISA opravdu nic nezmůže.

• Stárnutí a kalibrace – tlakové čidlo musí být správně zkalibrováno a po delší době může dojít k odchylkám v řádu až desítek metrů.

GPS výška

Na rozdíl od tlakové výšky, GPS výška získaná ze satelitů není nijak ovlivněná oblastním tlakem a teplotou a mohlo by se tedy zdát, že je je to v podstatě přesná geometrická výška. Bohužel není tomu tak. Existují 2 zdroje odchylek u GPS výšky.

• Výška WGS84 elipsoidu vůči hladině moře – možná vám v hodinách zeměpisu neuniklo, že země je trošku „šišatá“, oproti povrchu myšleného rotačnímu elipsoidu je hladina moře v různých částech světa až o 100 m rozdílná. GPS v souřadném systemu WGS84 počítá právě s takovým rotačním elipsoidem. Rozdíl v nulové výškou mezi geoidem (tj. hladinou moře) a rotačním elipsoidem WGS84 je v našich oblastech cca. 40-50 metrů (geoid je o tuto hodnotu VÝŠE než WGS84 elipsoid). Některé přístroje s touto odchylkou nepočítají a tak se může stát, že při úplně stejném nastavení dvou odlišných přístrojů uvidíte zhruba takovýhle výškový rozdíl.

• Přesnost měření – ta je daná zejména počtem satelitů na příjmu a kvality signálu. Za některých okolností může GPS a horším signálem (což za letu může způsobit např. nevhodné umístění GPS) chybu v řádu desítek metrů.

Oba tyto zdroje chyb ovšem zcela zastiňuje to nejzávažnější zmatení – a to skutečnost, že velké množství GPS přístrojů nám dnes už neukazuje čistou GPS výšku ze satelitů! Tato skutečnost se týká hlavně všech GPS Garmin s tlakovým čidlem, tedy barometrickým výškoměrem (a těch je mezi padáčkáři asi většina) – výška, kterou pak takový GPS přístroj ukazuje, závisí na nastavení přístroje. V případě GPS Garmin to tedy bývá možnost nastavit výškoměr dle aktuální výšky či aktuálního tlaku (jako jsme zvyklí u variometrů), ale také nastavit získání výšky z GPS výšky. Dále je možné zapnout autokalibraci, výška by tak měla být korigována z GPS výšky průběžně. Ať už bude nastavení jakékoliv, o čistou GPS výšku se nebude jednat nikdy, i když automaticky kalibrovaná výška by se jí měla nejvíce blížit. S nastavením bez autokalibrace se takový GPS přístroj bude chovat jako tlakový výškoměr – ovšem dle našich pokusů bude při nastavení na standardní tlak ukazovat výšku vůči WGS84 elipsoidu, tedy zhruba o 40-50 metrů vyšší než je správná výška nad hladinou moře (alespoň model 60CSX který jsme zkoušeli, se takto choval, ovšem neměli jsme možnost podrobně prozkoumávat všechna nastavení).

Trochu jiná situace je ohledně výšky zaznamenané do tracklogu, nicméně opět to závisí na nastavení přístroje. Při nastavení fixed elevation v barometer modu by se do tracklogu měla zapisovat čistá GPS výška, v modu variable elevation se naopak jedná o výšku z výškoměru, ovlivněnou nastaveními popsanými v předchozím odstavci.

Rozdíl tlakové a gps výšky v praxi

Co z toho všeho vyplývá vzhledem k prostorům? Podívejme se na to na příkladu pěkného teplého dne s tlakem 1025 hPa (poměrně realistický scénář:) a počítejme s odchylkou tlakové výšky 5%. V takový den např. můžete podletět prostor s dolní hranicí v 5000 ft AMSL (1524 m) i když vaše maximální geometrická výška pod tímto prostorem bude 1600 m (5% z 1524 je 76). Dále vám bude stát v cestě TRA s dolní hranicí FL70 (= 7000 ft, tedy 2134 m) – díky tomu, že tyto hladiny se již měří dle stadardního tlaku (poznáte je podle toho výškového vymezení „FL“), vaše skutečná výška může být 2340 m, a přesto může být vše v pořádku, jelikož tlakový výškoměr nastavený na standardní tlak ukázal výšku, která nepřekročila 2134 m!

Důležité je, že v případě omezených prostorů byste se měli vždy řídit podle správně nastaveného leteckého tlakového výškoměru (QNH - tedy oblastní tlak letiště - pod převodní výškou 1524 m, QNE – tedy standardní tlak - nad převodní výškou 1524 m), nikoliv podle čisté GPS výšky. U GPS přístrojů (zejména Garmin) je nutné věnovat pozornost nastavení a mít na paměti to, jakým způsobem toto nastavení mění zobrazovanou výšku.