Хотя метеорологические шары с самого начала выглядят гибкими, маленькими и странными - как слабые плавающие пузыри - когда они достигая высоты более 100 000 футов (30 000 метров), воздушные шары тугие, прочные и иногда размером с дом. Начиная с изобретения воздушного шара в 18 веке, полеты на воздушном шаре позволили поднимать объекты высоко в небо.
В 1785 году английский врач Джон Джеффрис, который часто считается первым, кто использовал воздушные шары для в научных целях - прикрепил термометр, барометр и гигрометр (прибор, измеряющий относительную влажность) к горячему воздушный шар. Воздушный шар достиг высоты 9000 футов (2700 м) и измерил атмосферные данные. По состоянию на 2010 год современные метеорологические шары достигают высоты более 100 000 футов и используют для подъема гелий или водород вместо горячего воздуха.
Наполнение и подъем
Чтобы запустить метеозонд, метеорологи заполняют его гелием или водородом, самыми легкими и наиболее распространенными элементами во Вселенной. Однако ученые заполняют воздушный шар не полностью: когда воздушный шар начинает поднимается, оболочка (или оболочка) воздушного шара выглядит гибкой, а не натянутой, как надутый воздушный шар или горячий воздух воздушный шар.
Ученые не заполняют воздушный шар до отказа по стратегическим причинам: когда воздушный шар поднимается в атмосферу, давление вокруг него уменьшается. Давление уменьшается, потому что воздух становится тоньше в более высоких слоях атмосферы. По мере снижения давления воздушный шар заполняется до полной емкости, чтобы компенсировать потерю внешнего давления.
Атмосферные соображения
По словам Дональда Йи, доктора философии из Института эстуария Сан-Франциско, атмосферное давление на уровне земли намного сильнее, чем высоко в более тонкой атмосфере. Если бы воздушный шар был полностью заполнен с самого начала, когда давление за пределами воздушного шара упало, воздушный шар попытался бы расшириться, чтобы уравновесить давление, но вместо этого он лопнул бы.
Как работают погодные шары
Метеорологи и ученые используют метеозонды для проведения метеорологических измерений на больших высотах. Ученые прикрепляют инструмент, называемый радиозондом, к основанию заполненного гелием воздушного шара. Радиозонд, который измеряет температуру, влажность и атмосферное давление, передает метеорологические данные на наземные станции через радиопередатчики.
Объем
Когда метеозонд поднимается на большую высоту, где давление воздуха падает, давление гелия или водорода внутри воздушного шара увеличивается, и воздушный шар расширяется. Таким образом, воздушный шар и радиозонд могут подниматься с постоянной скоростью высоко в атмосферу. Воздушные шары взлетают со скоростью около 1000 футов в минуту.
Восходящие эффекты
По словам Венделла Бехтольда, метеоролога-прогнозиста Национальной службы погоды в Сент-Луисе, штат Миссури, воздушный шар поднимается на высоту около 100000 футов, достаточную, чтобы увидеть синий закругленный край Земли с космос. На этой высоте воздушный шар - в зависимости от размера оболочки или материала воздушного шара - растягивается до ширины машины или дома.
Когда воздушный шар больше не может вытягиваться наружу и, следовательно, подниматься дальше, воздушный шар разрывается. Газ внутри улетучивается, а радиозонд и разбитый шар падают обратно на землю. Парашют, прикрепленный к инструменту, предотвращает повреждение; однако баллон нельзя использовать снова.
Retrieval
Перед тем, как прикрепить радиозонд к воздушному шару, метеорологи вставляют внутрь радиозонда небольшую сумку. Внутри сумки есть карта, рассказывающая тому, кто найдет упавший воздушный шар и инструмент, что это такое и его научное предназначение. Этот человек должен отправить радиозонд обратно в центр восстановления, где ученые считывают данные, устраняют любые повреждения и повторно используют радиозонд для будущего полета.