מדוע בלוני מזג האוויר מתרחבים בגובה רב?

למרות שבלוני מזג האוויר נראים תקליטונים, קטנים ומוזרים מלכתחילה - כמו בועות צפות חלשות - כשהם להגיע לגבהים של למעלה מ -100,000 רגל (30,000 מטר) הבלונים מתוחים, חזקים ולפעמים גדולים כמו בית. החל מהמצאת הבלון החם במאה ה -18, טיסות בלון אפשרו לשאת חפצים גבוה לשמיים.

בשנת 1785, הרופא האנגלי ג'ון ג'פריס - שלעתים קרובות מקבל אשראי כאדם הראשון שמשמש עבורו בלוני אוויר מטרות מדעיות - הצמידו מדחום, ברומטר ולחץ לחות (מכשיר המודד לחות יחסית) לחם כדור פורח. הבלון הגיע לגובה דאיה של 9,000 רגל (2,700 מ ') ומדד נתונים אטמוספריים. החל משנת 2010, בלוני מזג האוויר המודרניים מגיעים לגבהים של מעל 100,000 מטר ומשתמשים בהליום או במימן במקום באוויר חם כדי לעלות.

כדי לשגר בלון מזג אוויר, מטאורולוגים ממלאים את הבלון בהליום או במימן, היסודות הקלים והשופעים ביותר ביקום. עם זאת, המדענים אינם ממלאים את הבלון עד אפס מקום: כאשר הבלון מתחיל לעלות, מעטפת הבלון (או המעטפה) נראית תקועה, לא מתוחה כמו בלון מפוצץ או אוויר חם בַּלוֹן.

מדענים אינם ממלאים את הבלון עד אפס מקום מסיבות אסטרטגיות: ככל שבלון עולה לאטמוספרה הלחץ סביב הבלון פוחת. הלחץ פוחת מכיוון שהאוויר נעשה דק יותר באטמוספירה גבוהה יותר. ככל שהלחץ פוחת, בלון מתמלא חזק, במלוא יכולתו, כדי לפצות על אובדן הלחץ החיצוני.

לדברי דונלד יי, Ph. D ממכון שפך סן פרנסיסקו, לחץ האטמוספירה בגובה הקרקע חזק בהרבה ממה שהוא גבוה באווירה הדקה יותר. אם הבלון היה מלא לחלוטין מההתחלה, כשהלחץ מחוץ לבלון נשמט, הבלון היה מנסה להתרחב כדי להשוות את הלחץ, אך במקום זאת הוא יצוץ.

מטאורולוגים ומדענים משתמשים בכדורי בלון מזג האוויר כדי לבצע מדידות מטאורולוגיות בגבהים גדולים. מדענים מצמידים מכשיר שנקרא רדיוסונד לבסיס הבלון הממולא בהליום. מכשירי הרדיו - המודדים טמפרטורה, לחות ולחץ אוויר - מעבירים מדידות מטאורולוגיות לתחנות קרקע באמצעות משדרי רדיו.

כשבלון מזג אוויר עולה לגבהים גבוהים, שם לחץ האוויר יורד, לחץ הליום או המימן בתוך הבלון עולה ומרחיב את הבלון. בדרך זו הבלון ורדיוסונד יכולים לעלות בקצב עקבי גבוה לאטמוספירה. בלונים מתקרבים למעלה בסביבות 1,000 מטר לדקה.

לדברי וונדל בכטולד, חזאי מטאורולוג בשירות מזג האוויר הלאומי בסנט לואיס מיזורי, הבלון עולה לגובה של כ -100,000 רגל, מספיק כדי לראות ממנו את הקצה המעוגל הכחול של כדור הארץ מֶרחָב. לפי הגובה הזה, הבלון - תלוי בגודל המעטפה או חומר הבלון - נמתח כמו מכונית או בית.

כאשר הבלון כבר לא יכול להימתח החוצה, ולכן לעלות הלאה, הבלון נקרע. הגז שבתוכו בורח ומכשיר הרדיו-סונד והבלון החזה נופלים חזרה ארצה. מצנח המחובר למכשיר מונע נזק; עם זאת, לא ניתן להשתמש בבלון שוב.

לפני שמצמידים את הרדיוסדה לכדור פורח, מטאורולוגים מכניסים שקית קטנה בתוך הרדיוסונדה. בתוך התיק יש כרטיס המספר למי שמוצא את הבלון והכלי שנפל מהו ומטרתו המדעית. על אותו אדם לשלוח את רדיוסונדה בחזרה למרכז לשיפוץ מחדש שם מדענים קוראים את הנתונים, לתקן את כל הנזקים ולעשות שימוש חוזר ברדיוסונדה לטיסה בעתיד.