Mesmo que os balões meteorológicos pareçam moles, pequenos e estranhos desde o início - como bolhas flutuantes fracas - quando eles atingem altitudes de mais de 100.000 pés (30.000 metros), os balões são tensos, fortes e às vezes tão grandes quanto uma casa. Começando com a invenção do balão de ar quente no século 18, os voos de balão tornaram possível transportar objetos para o alto.
Em 1785, o médico inglês John Jeffries - que costuma receber o crédito como a primeira pessoa a usar balões de ar quente para fins científicos - anexado um termômetro, barômetro e higrômetro (um instrumento que mede a umidade relativa) a um quente balão de ar. O balão atingiu uma altura elevada de 9.000 pés (2.700 m) e mediu dados atmosféricos. Em 2010, os balões meteorológicos modernos atingem alturas de mais de 30.000 metros e usam hélio ou hidrogênio em vez de ar quente para subir.
Preenchimento e Subida
Para lançar um balão meteorológico, os meteorologistas enchem o balão com hélio ou hidrogênio, os elementos mais leves e abundantes do universo. No entanto, os cientistas não enchem o balão até sua capacidade máxima: quando o balão começa a subir, a caixa do balão (ou envelope) parece flexível, não esticada como um balão inflado ou ar quente balão.
Os cientistas não enchem o balão até a capacidade máxima por razões estratégicas: conforme um balão sobe na atmosfera, a pressão ao redor do balão diminui. A pressão diminui porque o ar fica mais rarefeito na alta atmosfera. À medida que a pressão diminui, um balão se enche completamente, até sua capacidade total, para compensar a perda de pressão externa.
Considerações Atmosféricas
De acordo com Donald Yee, Ph. D do Instituto do Estuário de São Francisco, no nível do solo a pressão atmosférica é muito mais forte do que no alto da atmosfera mais rarefeita. Se o balão estivesse completamente cheio desde o início, conforme a pressão fora do balão diminuísse, o balão tentaria se expandir para equalizar a pressão, mas em vez disso estouraria.
Como funcionam os balões meteorológicos
Meteorologistas e cientistas usam balões meteorológicos para fazer medições meteorológicas em grandes altitudes. Os cientistas conectam um instrumento chamado radiossonda à base do balão cheio de hélio. A radiossonda - que mede temperatura, umidade e pressão do ar - transmite medições meteorológicas para estações terrestres por meio de transmissores de rádio.
Volume
Conforme um balão meteorológico sobe para grandes altitudes, onde a pressão do ar diminui, a pressão do hélio ou hidrogênio dentro do balão aumenta e expande o balão. Dessa forma, o balão e a radiossonda podem subir em um ritmo consistente até a alta atmosfera. Os balões aumentam em cerca de 1.000 pés por minuto.
Efeitos de Ascensão
De acordo com Wendell Bechtold, Meteorologista Forecaster do National Weather Service em St. Louis Missouri, o balão sobe a uma altitude de cerca de 100.000 pés, o suficiente para ver a borda arredondada azul da Terra de espaço. Por essa altura, o balão - dependendo do tamanho do envelope ou do material do balão - é esticado até a largura de um carro ou casa.
Quando o balão não consegue mais se esticar para fora e, portanto, subir ainda mais, ele se rompe. O gás dentro escapa e o instrumento de radiossonda e o balão estourado caem de volta na terra. Um pára-quedas preso ao instrumento evita danos; no entanto, o balão não pode ser usado novamente.
Recuperação
Antes de prender a radiossonda a um balão, os meteorologistas inserem uma pequena bolsa dentro da radiossonda. Dentro da sacola há um cartão dizendo a quem encontrar o balão caído e o instrumento o que ele é e sua finalidade científica. Essa pessoa deve enviar a radiossonda de volta para um centro de recondicionamento onde os cientistas leem os dados, reparam quaisquer danos e reutilizam a radiossonda para um voo futuro.