บอลลูนอากาศทำไมขยายที่ระดับความสูง?

เนื้อหา

• การบรรจุและการเพิ่มขึ้น
• ข้อพิจารณาด้านบรรยากาศ
• บอลลูนอากาศทำงานอย่างไร
• ปริมาณ
• ผลกระทบที่เพิ่มขึ้น
• การแก้ไข

แม้ว่าบอลลูนตรวจสภาพอากาศจะดูฟลอปปี้, เล็กและแปลกจากจุดเริ่มต้น - เช่นฟองสบู่อ่อนที่ลอยได้ - เมื่อพวกเขามาถึงระดับความสูงกว่า 100,000 ฟุต (30,000 เมตร) บอลลูนนั้นตึง, แข็งแรงและบางครั้งก็ใหญ่เหมือนบ้าน เริ่มต้นด้วยการประดิษฐ์บอลลูนอากาศร้อนในศตวรรษที่ 18 การบินของบอลลูนทำให้มันเป็นไปได้ที่จะนำวัตถุขึ้นสู่ท้องฟ้า

ในปี ค.ศ. 1785 จอห์นเจฟฟรีส์แพทย์ชาวอังกฤษซึ่งมักได้รับเครดิตในฐานะบุคคลแรกที่ใช้บอลลูนลมร้อนเพื่อจุดประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ - ติดเทอร์โมมิเตอร์บารอมิเตอร์และไฮโกรมิเตอร์ (เครื่องมือวัดความชื้นสัมพัทธ์) กับบอลลูนอากาศร้อน บอลลูนมีความสูงถึง 9,000 ฟุต (2,700 เมตร) และวัดข้อมูลบรรยากาศ ในปี 2010 บอลลูนอากาศสมัยใหม่มีความสูงมากกว่า 100,000 ฟุตและใช้ฮีเลียมหรือไฮโดรเจนแทนที่จะเป็นลมร้อน

การบรรจุและการเพิ่มขึ้น

ในการเปิดตัวบอลลูนตรวจสภาพอากาศนักอุตุนิยมวิทยาเติมบอลลูนด้วยฮีเลียมหรือไฮโดรเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีน้ำหนักเบาที่สุดและอุดมสมบูรณ์ที่สุดในจักรวาล อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ไม่เติมลูกโป่งจนสุดความสามารถ: เมื่อบอลลูนเริ่มลอยขึ้นปลอกบอลลูน (หรือซองจดหมาย) ดูเหมือนฟลอปปี้ไม่ตึงเหมือนบอลลูนที่เป่าขึ้นหรือบอลลูนลมร้อน

นักวิทยาศาสตร์ไม่เติมลูกโป่งให้เต็มด้วยเหตุผลเชิงกลยุทธ์: เมื่อบอลลูนลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศความกดดันรอบบอลลูนก็ลดลง ความดันลดลงเนื่องจากอากาศบางลงในชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้น เมื่อความดันลดลงบอลลูนจะแน่นจนเต็มเพื่อรองรับความสูญเสียความดันภายนอก

ข้อพิจารณาด้านบรรยากาศ

ตามที่ Donald Yee, Ph. D จากสถาบันปากแม่น้ำซานฟรานซิสโกกล่าวว่าความดันบรรยากาศในระดับพื้นดินนั้นแข็งแกร่งกว่าในบรรยากาศที่บางกว่ามาก หากบอลลูนเต็มจากจุดเริ่มต้นเนื่องจากแรงกดดันภายนอกบอลลูนลดลงบอลลูนจะพยายามขยายความดันให้เท่ากัน แต่จะกลับมาปรากฏแทน

บอลลูนอากาศทำงานอย่างไร

นักอุตุนิยมวิทยาและนักวิทยาศาสตร์ใช้บอลลูนอากาศทำการวัดทางอุตุนิยมวิทยาในระดับสูง นักวิทยาศาสตร์ติดตั้งอุปกรณ์ที่เรียกว่า radiosonde เข้ากับฐานของบอลลูนที่บรรจุฮีเลียม radiosonde ซึ่งใช้วัดอุณหภูมิความชื้นและแรงดันอากาศส่งการวัดอุตุนิยมวิทยาไปยังสถานีภาคพื้นดินผ่านเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ

ปริมาณ

เมื่อบอลลูนอากาศพุ่งขึ้นสู่ระดับสูงที่ความดันอากาศลดลงความดันฮีเลียมหรือไฮโดรเจนภายในบอลลูนจะเพิ่มขึ้นและขยายบอลลูน วิธีนี้บอลลูนและวิทยุสามารถเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องในบรรยากาศ ลูกโป่งซูมขึ้นไปที่ประมาณ 1,000 ฟุตต่อนาที

ผลกระทบที่เพิ่มขึ้น

ตาม Wendell Bechtold นักอุตุนิยมวิทยาพยากรณ์สำหรับบริการสภาพอากาศแห่งชาติในเซนต์หลุยส์มิสซูรี่บอลลูนขึ้นไปที่ระดับความสูงประมาณ 100,000 ฟุตพอที่จะเห็นขอบฟ้ากลมมนจากอวกาศ ความสูงนั้นบอลลูนขึ้นอยู่กับขนาดของซองจดหมายหรือวัสดุบอลลูนที่ขยายให้กว้างเท่ากับรถยนต์หรือบ้าน

เมื่อบอลลูนไม่สามารถยืดออกไปด้านนอกได้อีกต่อไป ก๊าซที่อยู่ด้านในหนีออกมาและเครื่องวัดวิทยุและบอลลูนที่ตกลงมาหล่นลงมาสู่พื้นโลก ร่มชูชีพที่แนบมากับเครื่องมือป้องกันความเสียหาย อย่างไรก็ตามไม่สามารถใช้บอลลูนได้อีก

การแก้ไข

ก่อนที่จะแนบกับวิทยุแนบกับบอลลูนนักอุตุนิยมวิทยาจะใส่ถุงเล็กไว้ข้างในวิทยุ ภายในกระเป๋ามีการ์ดบอกใครก็ตามที่พบบอลลูนและเครื่องดนตรีที่ตกอยู่และสิ่งที่มันเป็นและวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ของมัน บุคคลนั้นควรส่งเรดิโอที่ส่งกลับไปยังศูนย์ปรับสภาพซึ่งนักวิทยาศาสตร์อ่านข้อมูลซ่อมแซมความเสียหายและนำเรดิโออนด์สำหรับเที่ยวบินในอนาคต