Γιατί τα μπαλόνια καιρού επεκτείνονται σε μεγάλα υψόμετρα;

Ακόμα κι αν τα καιρικά μπαλόνια φαίνονται δισκέτα, μικρά και παράξενα από την αρχή - σαν αδύναμες αιωρούμενες φυσαλίδες - όταν εμφανίζονται φτάσετε σε υψόμετρα άνω των 100.000 ποδιών (30.000 μέτρα) τα μπαλόνια είναι τεντωμένα, δυνατά και μερικές φορές τόσο μεγάλα όσο ένα σπίτι. Ξεκινώντας με την εφεύρεση του αερόστατου θερμού αέρα τον 18ο αιώνα, οι πτήσεις με μπαλόνια κατέστησαν δυνατή τη μεταφορά αντικειμένων ψηλά στον ουρανό.

Το 1785, ο Άγγλος παθολόγος Τζον Τζέφρις - ο οποίος συχνά λαμβάνει πίστωση ως το πρώτο άτομο που χρησιμοποίησε μπαλόνια ζεστού αέρα επιστημονικοί σκοποί - προσάρμοσε ένα θερμόμετρο, βαρόμετρο και υγρόμετρο (ένα όργανο που μετρά τη σχετική υγρασία) σε ένα ζεστό αερόστατο. Το μπαλόνι έφτασε σε ύψος ύψους 9.000 ft (2.700 m) και μετρήθηκε τα ατμοσφαιρικά δεδομένα. Από το 2010, τα σύγχρονα καιρικά μπαλόνια φτάνουν σε ύψος πάνω από 100.000 πόδια και χρησιμοποιούν ήλιο ή υδρογόνο αντί για ζεστό αέρα για να ανέβουν.

Για να ξεκινήσει ένα καιρό μπαλόνι, οι μετεωρολόγοι γεμίζουν το μπαλόνι είτε με ήλιο ή υδρογόνο, τα ελαφρύτερα και πιο άφθονα στοιχεία του σύμπαντος. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν γεμίζουν το μπαλόνι μέχρι την ικανότητα: όταν το μπαλόνι αρχίζει σηκωθείτε, το περίβλημα μπαλονιού (ή φάκελος) μοιάζει με δισκέτα, όχι τεντωμένο σαν φουσκωμένο μπαλόνι ή ζεστό αέρα μπαλόνι.

Οι επιστήμονες δεν γεμίζουν την ικανότητα για στρατηγικούς λόγους: καθώς ένα μπαλόνι ανεβαίνει στην ατμόσφαιρα, η πίεση γύρω από το μπαλόνι μειώνεται. Η πίεση μειώνεται επειδή ο αέρας γίνεται λεπτότερος σε υψηλότερη ατμόσφαιρα. Καθώς μειώνεται η πίεση, ένα μπαλόνι γεμίζει σφιχτά, στην πλήρη του χωρητικότητα, για να αντισταθμίσει την απώλεια της εξωτερικής πίεσης.

Σύμφωνα με τον Donald Yee, Ph. D από το San Francisco Estuary Institute, στο επίπεδο του εδάφους η ατμοσφαιρική πίεση είναι πολύ ισχυρότερη από ό, τι είναι υψηλότερη στην πιο λεπτή ατμόσφαιρα. Εάν το μπαλόνι ήταν γεμάτο από την αρχή, καθώς η πίεση έξω από το μπαλόνι έπεφτε, το μπαλόνι θα προσπαθούσε να επεκταθεί για να εξισώσει την πίεση, αλλά αντ 'αυτού θα έπεφτε.

Οι μετεωρολόγοι και οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μπαλόνια καιρού για να κάνουν μετεωρολογικές μετρήσεις σε μεγάλα υψόμετρα. Οι επιστήμονες επισυνάπτουν ένα όργανο που ονομάζεται ραδιόφωνο στη βάση του μπαλονιού με ήλιο. Το ραδιόφωνο - το οποίο μετρά τη θερμοκρασία, την υγρασία και την πίεση του αέρα - μεταδίδει μετεωρολογικές μετρήσεις σε επίγειους σταθμούς μέσω ραδιοπομπού.

Καθώς το καιρικό μπαλόνι ανεβαίνει σε μεγάλα υψόμετρα, όπου μειώνεται η πίεση του αέρα, η πίεση του ηλίου ή του υδρογόνου μέσα στο μπαλόνι αυξάνεται και διογκώνει το μπαλόνι. Με αυτόν τον τρόπο, το μπαλόνι και το ραδιόφωνο μπορούν να ανυψωθούν με σταθερό ρυθμό στην ατμόσφαιρα. Τα μπαλόνια μεγεθύνονται προς τα πάνω με ταχύτητα 1.000 πόδια ανά λεπτό.

Σύμφωνα με τον Wendell Bechtold, Μετεωρολόγο για την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία στο St. Louis Missouri, το μπαλόνι ανεβαίνει σε υψόμετρο περίπου 100.000 πόδια, αρκετά για να δει το γαλάζιο στρογγυλεμένο άκρο της γης χώρος. Με αυτό το ύψος, το μπαλόνι - ανάλογα με το μέγεθος του φακέλου ή του υλικού μπαλονιού - τεντώνεται τόσο φαρδύ όσο το αυτοκίνητο ή το σπίτι.

Όταν το μπαλόνι δεν μπορεί πλέον να τεντωθεί προς τα έξω και συνεπώς να ανέβει περισσότερο, το μπαλόνι σπάει. Το αέριο στο εσωτερικό διαφεύγει και το όργανο ραδιοσόπας και το σπασμένο μπαλόνι πέφτουν πίσω στη γη. Ένα αλεξίπτωτο προσαρτημένο στο όργανο αποτρέπει τη ζημιά. Ωστόσο, το μπαλόνι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά.

Πριν συνδέσετε το ραδιοσυνθετικό σε ένα μπαλόνι, οι μετεωρολόγοι εισάγουν μια μικρή σακούλα μέσα στο ραδιόφωνο. Μέσα στην τσάντα υπάρχει μια κάρτα που λέει σε όποιον βρίσκει το πεσμένο μπαλόνι και όργανο τι είναι και τον επιστημονικό του σκοπό. Αυτό το άτομο θα πρέπει να στείλει το ραδιόφωνο σε ένα κέντρο επισκευής όπου οι επιστήμονες διαβάζουν τα δεδομένα, να επιδιορθώνουν τυχόν ζημιές και να επαναχρησιμοποιούν το ραδιόφωνο για μελλοντική πτήση.