geladen | как летают пули 8 (а теперь – о погоде) – 8.5 замеры давления: как без них жить

Судя по бурливой реакции на очередь предыдущих выпусков, трактаты мои широким народным массам -- совершенно до жопы. Но такие мелочи, как безразличие целевой аудитории, никогда не уймут mein pesdiosch (так правильно?). Так что, "поехали".

***

Загодя привести оружие к нормальному бою, замерить дульную скорость, просчитать и заготовить баллистические карточки, с вечера приготовить оружие, патроны, навигатор, планшет с картами и блокнотом, дальномер, трубу, штативы, палатку, подкладку, тормозок, рюкзак, шмотки, наушники, аккумуляторы, инструмент, etc. etc. встать в 4 утра, отмотать 300 км по трассе, заехать в лютую глухомань на новую, доселе неизведанную стрелковую площадку, разложиться там со всем барахлом, и обнаружить, что в метеостанции сели батарейки, а запасные – забыл.

В мире есть два типа стрелков "на далеко": те, с кем нечто подобное случалось, и те, с кем это ещё случится.

"Но что же делать!?" – подумает в отчаянии всякий в такой момент. Внимание, ответ: определять высоту стрелковой позиции над уровнем моря. Чем точнее будет определена высота, тем точнее будет оценка атмосферного давления.

Путей к известной высоте существует два: спутниковая навигация и топографическая карта. Про спутниковую навигацию, типа встроенных в умнофоны или отдельных туристических аппаратов, надо знать, в свою очередь, две вещи:
- Она, в данном случае, работает. Все современные спутниковые системы навигации определяют положение приёмника в трёх измерениях, то есть геолокационная информация включает в себя искомую высоту над уровнем моря, и, как правило, в навигационных приложениях можно включить её отображение.
- Однако, в силу специфики спутниковой навигации, точность определения положения по вертикали – гораздо хуже, чем по горизонтали. Ширпотребные одночастотные приёмники GPS, не использующие иных информационных привязок, как правило дают погрешность радиусом 5 м на земной поверхности, но могут ошибаться до ±15 м по высоте. Это не лучше, да и не сильно быстрее, чем определение высоты по карте.

Технологии спутникового позиционирования, впрочем, очень быстро развиваются. Гибридные навигаторы GPS+ГЛОНАСС, или приёмники, понимающие дифференциальную коррекцию, уже сегодня дают значительно лучшую точность, а следующее поколение спутников, развёртываемое сейчас, обещает точность порядка сантиметров. В любом случае, рекомендуется оставить приёмник включенным на месте в течение пары минут, это может сильно улучшить точность показаний.

В отсутствие же спутникового навигатора, придётся определять высоту по карте, ведь перед выездом на место ты, дорогой читатель, конечно же запасся подробными топографическими картами с изогипсами 10 м, потому что в бумаге батарейки не сядут, не так ли? Масштаб для данного конкретного применения следует выбирать так, чтобы наверняка определить стрелковую позицию по отношению к изогипсам. Возможно в относительно плоских местах будет достаточно универсальной 1:100000, но в горах предпочтительнее 1:25000 [6], иначе на крутом склоне порой бывает трудно определиться.

На известной же высоте достаточно проконсультироваться с табличкой стандартной атмосферы:

(Табличные данные из ГОСТ 4401, он же ISO 2533, "Межгосударственный стандарт. Атмосфера стандартная. Параметры.")

Атмосферное давление – феномен, известный своей изменчивостью. Везучим стрелкам судьба порой подкатывает "рояль в кустах" – недалёкий аэродром или просто автоматическую метеостанцию, транслирующую показания в интернет, а также подключение к интернету, чтобы эти показания прочитать. Аэродромы и аэропорты гражданской авиации постоянно с большой точностью замеряют атмосферные условия и транслируют их в мир, мало ли кому пригодится. По ключевому слову "METAR" можно найти сайты на интернете, которые расшифровывают эти данные и вывешивают в публичном доступе [7]. По коду METAR передаётся давление, приведённое к уровню моря, соответственно надо его сравнить со стандартными 1013 гПа, и принять ту же поправку к стандартному давлению на высоте, на которой находится стрелковая позиция. Ввиду качества задействованного оборудования[8], в радиусе 50 км от аэропорта, если достаточно уверенно определиться с собственной высотой над уровнем моря, можно получить отличную точность измерений, даже выше, чем с хорошими карманными метеостанциями.

Однако, ~~рояль в кустах~~ близкие аэродромы в сочетании с доступом в интернет – вещь не столь частая. Как правило приходится обходиться стандартной атмосферой, и тут же колом встаёт вопрос: насколько "стандартное" давление, указанное для конкретной высоты, соответствует реальности, или, иными словами, какой ошибки следует ожидать при таком подходе.

(Отклонение среднего давления от стандартной модели атмосферы.)

Разноцветные точки на карте соответствуют метеостанциям, а цвет их отражает насколько среднее атмосферное давление в этой точке отличается от прописанного в стандартной модели атмосферы. На большинстве обитаемой поверхности Земли, разница не столь велика; среднегодовое давление находится в пределах ±6 гПа от стандарта. Исключение составляет сердце Азии, с центром примерно на Алтае, где давление – значительно выше среднего по планете.

Отклонение среднего значения в некой точке от стандарта, в сочетании с колебаниями давления вокруг этого среднего значения, дают следующую картину:

(Срединная ошибка определения атмосферного давления по высоте над уровнем моря. Срединная ошибка означает, что в 50% замеров ошибка будет меньше, а в других 50% – больше.)

В тропиках и на экваторе, срединная ошибка не превышает ±4 гПа, а в средних широтах колеблется около ±6 гПа. Однако, сибирским товарищам, а также жителям севера Европы, с некоторыми особенностями атмосферы конкретно не повезло [9]. Срединная ошибка оценки давления где-нибудь, например, в Саянах или в Мурманской области может запросто быть об 10-12 гПа.

Не повезло им, как мы сейчас увидим, по разным причинам. Изменчивость атмосферного давления бывает двух типов: типа "погода" – непредсказуемые колебания по воле ветров и течений конкретного дня, и типа "климат" – предсказуемые сезонные явления, повторяющиеся из года в год.

Вот как выглядит отклонение среднего атмосферного давления от стандартной модели в январе

… и в июле

Если в экваториальной и тропической зонах сезонные перепады давления – едва ли заметны, а в Европе и на востоке США – незначительны, то в глубине азиатского континента ситуация по сезону меняется радикально – на прямо противоположную, ежегодный прыжок из Сибирского антициклона в Азиатскую депрессию и назад.

Для наглядности, сезонная амплитуда колебания атмосферного давления:

В северо-восточной Монголии или на тех же Саянах годовая амплитуда перепада давления может быть аж об 40-50 гПа, что примерно соответствует перепаду высот в 400-500 м (иными словами, точное знание времени года в тех местах имеет не меньшее значение, чем знание высоты над уровнем моря). Если предстоит стрелять в географической зоне, отмеченной ярчайшим ядовито-красным оттенком на карте выше, пожалуй, стоит вложить немного времени в наблюдения над природой.

Сейчас в это, конечно, трудно поверить, но некогда я был юн, чист душой, и ходил в начальную школу, где изучал предмет природоведение, где был вынужден вести дневник наблюдений за солнышком, ветерком и дождиком, и рисовать соответствующие смайлики в клетчатой тетради. Занятие это я ненавидел всей душой, изобретательно, насыщенно и интенсивно [10]. Есть, однако, в мире люди, которые над природой наблюдают не по принуждению, а от души. Такие часто идут в метеорологи и синоптики, и рады поделиться знаниями по предмету своей страсти [11]. Наверняка они смогут помочь в составлении помесячной таблички отклонения среднего атмосферного давления от стандарта, для своей местности по результатам наблюдения за последние годы.

Вот, к примеру, на что похожа такая табличка для г. Кызыл

В январе, например [12], это нехитрое знание позволит избежать систематической ошибки 35 гПа(!). Данные с подобных табличек с большой точностью верны в радиусе 100 км, если между точкой замеров и точкой применения нет горных хребтов или больших водных бассейнов.

Вообще же, если прибиться к местным условиям в каждой точке мира, результаты будут такими:

(Срединная ошибка определения атмосферного давления по высоте над уровнем моря, с учётом среднемесячных поправок для местности.)

Налицо улучшение результатов для любой точки планеты, наиболее заметное в континентальной Азии [13], где тоже становится можно рассчитывать на ±6 гПа типичной срединной ошибки.

Внимательный и терпеливый читатель, добравшийся до этого места, должно быть сейчас думает: "Это очень все бла-ародно, а вот что все эти цветные картинки с миллибарами значат в стрелковой практике?" Извольте:

График отражает вероятность поражения армейской грудной мишени, также известной нашему читателю как "телепузик в засаде", первым выстрелом. Пуля Lapua Scenar L 10.0g, калибра 7.62, начальная скорость 850 м/с, точная винтовка в руках хорошего стрелка, остальные условия предполагаются отличными, но реалистичными (лазерный дальномер, портативный термометр, прекрасная оценка ветра).

Сценарий	Примеры
±0 гПа	Идеальное знание и учёт атмосферного давления. Ситуация, как и всякий другой идеал, в реальности не встречается. Служит точкой отсчёта для всего остального.
±2 гПа	Консервативная оценка погрешности карманных электронных барометров.
±7 гПа	Консервативная оценка погрешности определения давления по собственной высоте над уровнем моря в средних широтах Европы или Америки, или с сезонной поправкой в сердце Азии.
±14 гПа	Мурманск по высоте или механический туристический карманный барометр-альтиметр китайской модели "Су Са Нин".
±28 гПа	Южная Сибирь в не самый лучший день без сезонной поправки или определение высоты в горах "на глазок".

Вывод №8: Вплоть до средних дистанций (для калибров класса .308 / 7.62х54 / 7.55х55 – 500м), даже самые приблизительные методы учёта атмосферного давления работают удовлетворительно. На этих дальностях о барометрах можно вообще не думать.

Взгляни, дорогой читатель, на линию "±2 гПа". Эту кривую карманных электронных барометров не видно, но она есть – практически сливается с идеалом, и прячется в его тени (на 1000 м разница вероятности поражения по сравнению с идеалом – около 0.2%). Вообще, даже на самых дальних дистанциях, погрешность по давлению того же Кестреля вносит один из самых незначительных вкладов в итоговую ошибку, далеко за разбросом начальной скорости пуль и погрешностью лазерного дальномера. Отсюда –

Вывод №9: Современный карманный электронный барометр обеспечивает точность измерений, которая снимает вообще все вопросы по атмосферному давлению для любых стрелковых применений и на любых дальностях стрельбы.

Обрати также внимание, дорогой читатель, на сценарий "±7 гПа". На предельной дальности 1000 м, по сравнению с недостижимым идеалом, разница вероятности поражения – всего около 3%. Отсюда –

Вывод №10: Определение давления по высоте над уровнем моря (в резко континентальной Азии – с дополнительной поправкой на время года) даёт вполне удовлетворительные результаты на всех практических дальностях стрельбы и для большинства стрелковых применений. При должной подготовке, жить без батареек можно вполне комфортно.

Вывод №11: В регионах с резко континентальным климатом, выяснение местных сезонных поправок и их применение для оценки атмосферного давления – очень полезно, особенно на дальних дистанциях. Чисто на природоведении можно чуть ли не удвоить вероятность поражения цели.

_____________________

[6] Или даже крупнее; 1:15000 или 1:10000, например, вполне могут послужить костылём, если батарейка сядет в дальномере.

[7] Например здесь (англ.) – https://www.aviationweather.gov/metar – доступные источники METAR находятся прямо на карте (по клику на аэропорт открывается последняя сводка, приведённое к уровню моря давление в гПа идёт после буквы "Q", напр Q1013). А тут – https://metar.vsemblizko.ru/ – всё по-русски, и с расшифровкой, но надо знать код ICAO аэропорта.

[8] В промышленных цифровых барометрах, задействованных на земле для нужд авиации, пресловутые две сигмы погрешности не превышают 0.3 гПа.

[9] Например, по сравнению с жителям карибского острова Тринидад, или бразильского города Ресифе.

[10] Впрочем, думаю, что если бы мне кто-нибудь тогда выдал винтовку, бесконечные патроны, и объяснил бы предмет сегодняшнего выпуска нашего альманаха, я наверняка стал бы самым усидчивым чемпионом природоведения за всю историю существования предмета.

[11] Для выяснения некоторых особенностей климата по месту проживания, я, отчаявшись найти искомое в интернете, позвонил в местный гидрометцентр. Когда человек на том конце провода понял, что я не псих, и чётко формулирую вопросы, ответы он выдал в высшей степени дружелюбные и подробные.

[12] В г. Кызыл средняя(!) температура в январе – минус 29.7°C. Неизвестно сколько в этих условиях продержатся батарейки барометра, но рассчитывать на электронику было бы неразумно.

[13] Лишь северным финнам, норвежцам и шведам, а также русским из Мурманска по-прежнему не везёт, колебания атмосферного давления там по большей части не периодические и не предсказуемые.

***

В продолжении же этого эпизода пойдёт речь о температуре.
С давлением, чтоб вы знали – ещё всё просто.

(