Auch wenn Wetterballons von vornherein schlaff, klein und seltsam aussehen – wie schwache schwebende Blasen –, wenn sie erreichen höhen von über 30.000 metern die ballons sind straff, stark und manchmal so groß wie ein haus. Beginnend mit der Erfindung des Heißluftballons im 18. Jahrhundert haben Ballonfahrten es ermöglicht, Gegenstände hoch in den Himmel zu tragen.
Im Jahr 1785 wurde der englische Arzt John Jeffries, der oft als erster Mensch mit Heißluftballons verwendet wurde, für wissenschaftliche Zwecke - ein Thermometer, ein Barometer und ein Hygrometer (ein Instrument zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit) an einem heißen Luftballon. Der Ballon erreichte eine Flughöhe von 2.700 m und maß atmosphärische Daten. Ab 2010 erreichen moderne Wetterballons Höhen von über 100.000 Fuß und verwenden Helium oder Wasserstoff anstelle von heißer Luft, um aufzusteigen.
Füllen & Aufgehen
Um einen Wetterballon zu starten, füllen Meteorologen den Ballon entweder mit Helium oder Wasserstoff, den leichtesten und am häufigsten vorkommenden Elementen im Universum. Allerdings füllen die Wissenschaftler den Ballon nicht bis zum Anschlag: Wenn der Ballon beginnt zu steigen, die Ballonhülle (oder Hülle) sieht schlaff aus, nicht straff wie ein aufgeblasener Ballon oder heiße Luft Ballon.
Wissenschaftler füllen den Ballon aus strategischen Gründen nicht bis zum Anschlag: Wenn ein Ballon in die Atmosphäre aufsteigt, sinkt der Druck um den Ballon herum. Der Druck sinkt, weil Luft in höheren Atmosphären dünner wird. Wenn der Druck abnimmt, füllt sich ein Ballon bis zu seiner vollen Kapazität, um den Verlust des Außendrucks auszugleichen.
Atmosphärische Überlegungen
Laut Donald Yee, Ph. D. vom San Francisco Estuary Institute, ist der Luftdruck am Boden viel stärker als hoch oben in der dünneren Atmosphäre. Wenn der Ballon von Anfang an vollständig gefüllt wäre und der Druck außerhalb des Ballons absinkt, würde der Ballon versuchen, sich auszudehnen, um den Druck auszugleichen, aber stattdessen würde er platzen.
Wie Wetterballons funktionieren
Meteorologen und Wissenschaftler nutzen Wetterballons, um meteorologische Messungen in großen Höhen durchzuführen. Wissenschaftler befestigen ein Instrument namens Radiosonde an der Basis des mit Helium gefüllten Ballons. Die Radiosonde – die Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck misst – überträgt meteorologische Messwerte über Funksender an Bodenstationen.
Volumen
Wenn ein Wetterballon in große Höhen aufsteigt, wo der Luftdruck abnimmt, erhöht sich der Helium- oder Wasserstoffdruck im Ballon und dehnt den Ballon aus. Auf diese Weise können der Ballon und die Radiosonde mit konstantem Tempo hoch in die Atmosphäre aufsteigen. Ballons sausen mit etwa 300 Metern pro Minute nach oben.
Steigende Effekte
Laut Wendell Bechtold, Meteorologe Prognostiker für den National Weather Service in St. Louis Missouri, Der Ballon steigt auf eine Höhe von etwa 100.000 Fuß auf, genug, um die blaue abgerundete Kante der Erde zu sehen Platz. Um diese Höhe wird der Ballon – je nach Größe der Hülle oder des Ballonmaterials – so breit wie ein Auto oder ein Haus gespannt.
Wenn sich der Ballon nicht mehr nach außen strecken und somit weiter aufsteigen kann, platzt der Ballon. Das Gas im Inneren entweicht und das Radiosondeninstrument und der kaputte Ballon fallen zurück auf die Erde. Ein am Instrument befestigter Fallschirm verhindert Beschädigungen; Der Ballon kann jedoch nicht wieder verwendet werden.
Abruf
Bevor die Radiosonde an einem Ballon befestigt wird, legen Meteorologen eine kleine Tasche in die Radiosonde ein. In der Tasche befindet sich eine Karte, die dem, der den heruntergefallenen Ballon und das Instrument findet, sagt, was es ist und welchen wissenschaftlichen Zweck es hat. Diese Person sollte die Radiosonde an ein Aufbereitungszentrum zurücksenden, wo Wissenschaftler die Daten lesen, Schäden reparieren und die Radiosonde für einen zukünftigen Flug wiederverwenden.