Perché i palloni meteorologici si espandono ad alta quota?

Anche se i palloncini meteorologici sembrano flosci, piccoli e strani fin dall'inizio - come deboli bolle galleggianti - quando... raggiungere altitudini di oltre 100.000 piedi (30.000 metri) i palloni sono tesi, forti e talvolta grandi come una casa. A partire dall'invenzione della mongolfiera nel XVIII secolo, i voli in mongolfiera hanno permesso di trasportare oggetti in alto nel cielo.

Nel 1785, il medico inglese John Jeffries, che spesso riceve credito come la prima persona ad utilizzare le mongolfiere per scopi scientifici - ha attaccato un termometro, un barometro e un igrometro (uno strumento che misura l'umidità relativa) a un caldo mongolfiera. Il pallone ha raggiunto un'altezza impennata di 9.000 piedi (2.700 m) e ha misurato i dati atmosferici. A partire dal 2010, i moderni palloni meteorologici raggiungono altezze di oltre 100.000 piedi e utilizzano elio o idrogeno invece dell'aria calda per salire.

Per lanciare un pallone meteorologico, i meteorologi riempiono il pallone con elio o idrogeno, gli elementi più leggeri e abbondanti nell'universo. Tuttavia, gli scienziati non riempiono il pallone fino alla sua capacità: quando il pallone inizia a alzati, l'involucro del palloncino (o la busta) sembra floscio, non teso come un palloncino gonfiato o aria calda Palloncino.

Gli scienziati non riempiono il pallone all'inverosimile per ragioni strategiche: quando un pallone sale nell'atmosfera, la pressione attorno al pallone diminuisce. La pressione diminuisce perché l'aria si assottiglia nell'atmosfera più alta. Quando la pressione diminuisce, un palloncino si riempie a tenuta, fino alla sua piena capacità, per compensare la perdita di pressione esterna.

Secondo Donald Yee, Ph. D del San Francisco Estuary Institute, a livello del suolo la pressione atmosferica è molto più forte di quanto non sia in alto nell'atmosfera più sottile. Se il palloncino fosse stato completamente riempito dall'inizio, quando la pressione all'esterno del palloncino scendeva, il palloncino avrebbe tentato di espandersi per equalizzare la pressione, ma invece si sarebbe scoppiato.

Meteorologi e scienziati utilizzano palloni meteorologici per effettuare misurazioni meteorologiche ad alta quota. Gli scienziati attaccano uno strumento chiamato radiosonda alla base del pallone pieno di elio. La radiosonda, che misura la temperatura, l'umidità e la pressione atmosferica, trasmette le misurazioni meteorologiche alle stazioni di terra tramite trasmettitori radio.

Quando un pallone meteorologico sale ad alta quota, dove la pressione dell'aria diminuisce, la pressione dell'elio o dell'idrogeno all'interno del pallone aumenta e fa espandere il pallone. In questo modo il pallone e la radiosonda possono salire ad un ritmo costante in alto nell'atmosfera. I palloncini zoomano verso l'alto a circa 1.000 piedi al minuto.

Secondo Wendell Bechtold, meteorologo meteorologo per il servizio meteorologico nazionale a St. Louis nel Missouri, il pallone sale a un'altitudine di circa 100.000 piedi, abbastanza per vedere il bordo arrotondato blu della terra da spazio. A quell'altezza, il palloncino, a seconda delle dimensioni della busta o del materiale del palloncino, è allungato tanto quanto un'auto o una casa.

Quando il palloncino non può più allungarsi verso l'esterno e quindi salire ulteriormente, il palloncino si rompe. Il gas all'interno fuoriesce e lo strumento radiosonda e il pallone rotto ricadono a terra. Un paracadute attaccato allo strumento previene i danni; tuttavia, il palloncino non può essere riutilizzato.

Prima di attaccare la radiosonda a un pallone, i meteorologi inseriscono una piccola borsa all'interno della radiosonda. All'interno della borsa c'è una carta che dice a chi trova il pallone caduto e lo strumento che cos'è e il suo scopo scientifico. Quella persona dovrebbe spedire la radiosonda a un centro di ricondizionamento dove gli scienziati leggono i dati, riparano eventuali danni e riutilizzano la radiosonda per un volo futuro.