А какова оценка

?
это выборочное матожидание, всё вполне корректно
Тут весь вопрос в том, как Вы интерпретируете эти дисперсии, если как генеральную дисперсию, то они должны быть равны, а это похоже не так. Тогда можно рассмотреть модель из n подвыборок объёмом из m измерений каждая. В этом случае

будут средними соответствующих подвыборок а

- их дисперсиями. Эта модель, похоже, наиболее реалистичная. Для её использования нужно предварительно оценить m, это можно сделать с помощью распределения Хи квадрат. Я выше об этом писал, но Вы похоже не поняли. Нужно подобрать m адекватное Вашему разбросу дисперсии, и использовать его в формуле вместо

. Я не видел Ваших данных, возможно разбросом дисперсии можно пренебречь, а возможно и нет.