Полеты на воздушном шаре

Содержание

А воздушный шар Это дирижабль, который позволяет поднимать грузы и людей по воздуху и работает по принципу плавучести. Для подъема не требуются крылья, лопасти или двигатель. Достаточно того, что в сумке, воздушный шар или баллон, в котором заключен газ, который легче окружающего воздуха.

Этот газ обычно является горячим воздухом, поскольку, будучи легче окружающего холодного воздуха, он может подниматься или плавать. К воздушному шару прикреплена корзина или кабина, в которой размещаются грузы и / или пассажиры.

Как правило, воздушные шары не имеют какого-либо топлива, поэтому направление полета определяется ветром, хотя у большинства воздушных шаров есть система, позволяющая контролировать высоту.

Глава 3. Давление твёрдых тел. жидкостей и газов§ 54. Воздухоплавание

С давних времён люди мечтали о возможности летать над облаками, плавать в воздушном океане, как они плавали по морю. Для воздухоплавания вначале использовали воздушные шары (рис. 161, а), которые раньше наполняли нагретым воздухом, сейчас — водородом или гелием.

Рис. 161. Воздухоплавание: а — стратостат; б — дирижабль; в — воздушные шары

Для того чтобы шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила (выталкивающая) F_A, действующая на шар, была больше силы тяжести F_тяж, т. е. F_A > F_тяж.

По мере поднятия шара вверх архимедова сила, действующая на него, уменьшается (F_A = gρV), так как плотность верхних слоёв атмосферы меньше, чем у поверхности Земли. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывают специально взятый для этой цели груз (балласт) и этим облегчают шар. В конце концов шар достигает своей предельной высоты подъёма. Для спуска шара из его оболочки при помощи специального клапана выпускают часть газа.

В горизонтальном направлении воздушный шар перемещается только под действием ветра, поэтому он называется аэростатом (от греч. аэр — воздух, стато — стоящий). Для исследования верхних слоёв атмосферы, стратосферы раньше применялись огромные воздушные шары — стратостаты.

До того как научились строить большие самолёты, для перевозки по воздуху пассажиров и грузов применяли управляемые аэростаты — дирижабли (значит «управляемый») (рис. 161, б). Они имеют удлинённую форму, под корпусом подвешивается гондола для пассажиров и гондола с двигателем, который приводит в движение пропеллер.

Воздушный шар не только сам поднимается вверх, но может поднять и некоторый груз: кабину, людей, приборы. Поэтому, для того чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъёмную силу.

Пусть, например, в воздух запущен шар объёмом 40 м3, наполненный гелием. Масса гелия, заполняющая оболочку шара, будет равна m_г = ρ_гV = 0,1890 кг/м3 • 40 м3 = 7,2 кг, а его вес равен P_г = gm_г;P_г = 9,8 Н/кг • 7,2 кг = 71 Н.

Выталкивающая же сила (архимедова), действующая на этот шар в воздухе, равна весу воздуха объёмом 40 м3, т. е. F_A = gρ_воздV;

F_A = 9,8 Н/кг • 1,3 кг/м3 • 40 м3 = 520 Н.

Значит, этот шар может поднять груз весом 520 H — 71 H = 449 Н. Это и есть его подъёмная сила.

Наполнение аэростата тёплым воздухом

Шар такого же объёма, но наполненный водородом, может поднять груз весом 479 Н. Значит, подъёмная сила его больше, чем шара, наполненного гелием. Ho всё же чаще используют гелий, так как он не горит и поэтому безопаснее. Водород же горючий газ.

Гораздо проще осуществить подъём и спуск шара, наполненного горячим воздухом. Для этого под отверстием, находящимся в нижней части шара, располагают горелку. При помощи газовой горелки можно регулировать температуру воздуха, а значит, его плотность и выталкивающую силу. Чтобы шар поднялся выше, достаточно сильнее нагреть воздух в нём, увеличив пламя горелки. При уменьшении пламени горелки температура воздуха в шаре уменьшается, и шар опускается вниз.

Запуск небесных фонариков

Можно подобрать такую температуру шара, при которой вес шара и кабины будет равен выталкивающей силе. Тогда шар повиснет в воздухе и с него будет легко проводить наблюдения.

По мере развития науки происходили и существенные изменения в воздухоплавательной технике. Появилась возможность для создания новых оболочек для аэростатов, которые стали прочными, морозоустойчивыми и лёгкими.

Достижения в области радиотехники, электроники, автоматики позволили создать беспилотные аэростаты. Эти аэростаты используются для изучения воздушных течений, для географических и медико-биологических исследований в нижних слоях атмосферы.

Вопросы:

1. Почему воздушные шары наполняют водородом или гелием?

2. Как рассчитать подъёмную силу шара, наполненного гелием?

3. Почему уменьшается выталкивающая сила, действующая на шар, по мере его подъёма?

4. Как регулируют высоту подъёма воздушного шара, наполненного горячим воздухом?

Упражнения:

Упражнение № 2

1. На весах уравновешена бутылка, внутри которой находится сжатый воздух. Через пробку бутылки пропущена стеклянная трубка с краном, к наружному концу которой привязана оболочка резинового шара (рис. 162, а). Если часть воздуха из бутылки перейдёт в оболочку и раздует её (рис. 162, б), то равновесие весов нарушится. Объясните наблюдаемое явление.

Рис. 162

2. На весах уравновесили лёгкий стеклянный шарик. Затем весы поместили под колокол воздушного насоса и откачали воздух. Равновесие весов нарушилось (рис. 163). Почему?

Рис. 163

3. Один шарик надут воздухом, другой — водородом, третий — углекислым газом. Какие шарики не взлетят? Объясните почему.

Предыдущая страницаСледующая страница

Как проходит полет на воздушном шаре

Сначала вас привозят к вашему воздушному шару. В этот момент он еще лежит на земле, корзина на боку, а при помощи мощного вентилятора оболочку наполняют воздухом, одновременно нагревая его горелкой. В какой-то момент обмякший шар становится упругим и взмывает ввысь. Корзину переворачивают, пассажиры садятся в нее, перелезая через борт. Внутри есть двухточечные ремни, которыми, впрочем, мало кто пользуется, а также веревки, за которые нужно будет держаться при посадке. Предполетный инструктаж, собственно, и заключается в том, что при посадке нужно обязательно присесть и держаться за веревки, поскольку велика вероятность опрокидывания корзины: это позволит избежать травм.

Подготовка к полету

Пилот дает еще огня, и… шар плавно взмывает вверх и в сторону. По ощущениям это похоже на катание на колесе обозрения, только гораздо выше. И при этом никакого шума или вибрации, так что не страшно даже матерым аэрофобам. И даже тем, кто боится высоты (а шар поднимается до 1500 м при средней высоте полета около 500), не страшно: из-за высокого (около 1,5 метров) борта корзины вывалиться из нее невозможно, а стоячая поза провоцирует на то, чтобы смотреть не вниз, а в стороны. Красота неописуемая! Самый настоящий Татуин! Турецкие пилоты стараются лететь так, чтобы пройти поближе к скалам, «дымоходам» и дать возможность их рассмотреть, спускаются почти до крыш домов старинных деревушек — разумеется, все можно фотографировать и снимать на видео, главное — не выронить камеру.

Высота полета достигает 1500 м

Ветра на высоте, кстати, нет — вернее, он не ощущается, ведь вы летите вместе с этим самым ветром!

История

Первый водородный баллон

Во Франции в 1783 году был проведен первый публичный эксперимент с воздушными шарами, наполненными водородом. Жак Шарль, французский профессор физики, и Братья Роберт, известные конструкторы физических инструментов.

Чарльз предоставил большой количество водорода, которые ранее производились лишь в небольших количествах, путем смешивания 540 кг (1190 фунтов) железа и 270 кг (600 фунтов) серная кислота. Воздушный шар под названием Charlière наполнялся за 5 дней и был запущен из Марсово поле в Париже, где посмотреть спектакль собралось 300 000 человек. Воздушный шар был запущен и поднялся сквозь облака. Расширение газа привело к разрыву воздушного шара, и он снизился через 45 минут в 20 км (12 миль) от Парижа.

Пилотируемые высотные аэростаты

Пилотируемые высотные аэростаты использовались с 1930-х по 1960-е годы для исследований и поиска. рекорды высоты полета. Известные пилотируемые полеты на воздушном шаре на большой высоте включают в себя три рекорда высочайшего прыжка с парашютом, первый установленный Джозеф Киттингер в 1960 г. на высоте 31 300 м для Проект Excelsior, с последующим Феликс Баумгартнер в 2012 г. — 38 969 млн Red Bull Stratos и совсем недавно Алан Юстас в 2014 г. — 41419 млн.

Как грандиозный запуск шаров привел к катастрофе

Спустя время погода вдруг резко испортилась — небеса разразились громом, на наблюдавших обрушился сильный ливень. Удивительно, но миллионы шариков не лопались, они просто опускались на землю, создавая огромную пробку для окружающих. На дорогах Кливленда произошел настоящий коллапс. Движение в городе остановилось.

Но хуже всего пришлось тем, кто находился за городом. На озере рыбачили двое мужчин, когда их лодка опрокинулась из-за порывов ветра. Рыбаков пытались спасти, но это было практически невозможно — все озеро было усыпано воздушными шарами. Среди такого количества злосчастных шаров невозможно было отыскать головы людей. Позже рыбаков нашли в озере уже мертвыми. Супруга одного из мужчин подала иск в суд на организатора акции. Вдова выиграла дело, и получила три миллиона долларов компенсации.

Но на этом все не закончилось. Опустившиеся на землю воздушные шары напугали фермерских лошадей. Это были скакуны дорогой породы. Они серьезно повредили друг друга, но, к счастью, выжили. Фермеры подали в суд на «United Way». Благотворительная организация возместила им крупный материальный ущерб.

Геостационарный воздушный шар-спутник

Stratobus дирижабль

Геостационарный воздушный шар-спутник

Геостационарный дирижабль-спутник

Высотный дирижабль-спутник

Спутники на геостационарных аэростатах (GBS) предлагаются высотные воздушные шары, которые будут парить в стратосфера (От 60 000 до 70 000 футов (от 18 до 21 км) над уровнем моря) в фиксированной точке над поверхностью Земли и, таким образом, действуют как атмосферные аналоги спутников. На этой высоте плотность воздуха составляет 1/10 от того, что есть уровень моря. Средняя скорость ветра на этих уровнях меньше, чем у поверхности.[нужна цитата ] Двигательная установка позволила бы воздушному шару двигаться и сохранять свое положение. GBS будет питаться от солнечных батарей по пути к своему местоположению, а затем будет получать энергию лазера от вышки сотовой связи, над которой он парит.

GBS может использоваться для обеспечения широкополосный доступ в Интернет на большой площади. Лазерная широкополосная связь подключит GBS к сеть, который затем может обеспечить большую зону покрытия из-за его более широкой линии обзора над кривизной Земли и беспрепятственного Зона Френеля.

Процесс

— Откройте сумку, чтобы можно было измерить открытое горлышко сумки.

— Когда у нас есть измерения, мы отрезаем две проволоки, которые будут соединены в крест, цель которого — держать нижний конец сумки широко открытым. Концы этих проводов должны быть загнуты на длину L примерно 1 см.

— Для соединения креста используем тонкую медную проволоку. Также на пересечении двух проводов закрепляем ватный диск или туалетную бумагу, которые пропитываем горящим спиртом.

— Крепим крестовину к открытому торцу сумки так, чтобы она была открыта настежь.

— Затем держим сумку вверху, чтобы она приняла форму воздушного шара.

— Чтобы нагреть воздух внутри мешка, сначала на землю кладут спиртовую горелку, в результате чего горячий воздух попадает в мешок и вытесняет холодный.

— Когда замечается, что мешок хорошо надувается, ватный или бумажный шарик, который находится у основания в форме креста, зажигается, и воздушный шар выпускается, как только мы понимаем, что он хочет подняться.

Требования для полетов на шаре

Воздушный шар в основном используется как прогулочное средство. Но для получения разрешения полетов на нем нужно пройти целый ряд процедур.

Каждый шар необходимо регистрировать в реестре с присвоением уникального номера. А пилоты, управляющие шаром, должны пройти обучение и иметь специальную летную лицензию.

По правилам летать на шаре разрешено только в условиях почти полной видимости и при отсутствии сильного ветра. Полеты совершаются в утреннее или вечернее время, так как днем подниматься в воздух на шаре слишком опасно. Дело в том, что воздушный поток от разогретой солнцем земли может повлиять на управление аэростатом.

Воздушный шар управление полетом

– это удивительная и эмоциональная прогулка для пассажиров, но достаточно ответственная и сложная процедура для пилота. Но в чем заключается сложность? Дело в том, что тепловой аэростат полностью не подвластен человеческому управлению, он движется за счет порыва ветра.

Поэтому каждый пилот должен уметь прогнозировать и маневрировать в установленных погодных условиях.

Он должен понимать, когда следует снизить скорость или же наоборот подняться, для того чтобы безопасно добраться до конечной точки назначения.

Если по ситуации необходимо подняться чуть выше, пилот регулирует тепловую установку до определенного режима. Открытие клапана позволяет снизить высоту.

Регулировать движение воздушного шара можно при помощи наклона его купола. Если пассажиры желают размеренный и не торопливый полет, то аэростат пускается по движению ветра. Для любителей острых ощущений, аэростат может быть направлен на встречу воздушным потокам.

Полеты на воздушном шаре совершенно безопасны, так как осуществляются только при хороших условиях, при этом скорость ветра не должна превышать пяти метров в секунду. Поэтому пассажиры смогут наслаждаться свежим ветерком или приятным теплом солнечных лучей.

Помимо вопроса как управлять воздушным шаром, многих интересует процесс посадки.

Приземление тоже достаточно сложная процедура, поэтому ее контролирует не только пилот, но и сопровождающая шар команда. Специалисты по радиосвязи дают советы пилоту по выбору более удачного места.

Несмотря на то, что полет организуется профессионалами, пассажиры могут поучаствовать в подготовке аэростата к полету.

В этом случае у них появляется возможность приобщиться к такому значимому и интересному процессу, а также более подробно ознакомиться с конструктивными особенностями агрегата.

Подробнее о программе

Полезная нагрузка – 200 кг. А это значит, что по одному сертификату в полет могут отправится двое.

В корзине шара будете только Вы (Ваша компания) и пилот-инструктор. Время в полете больше часа.

Итак, допустим, что сертификат у Вас уже есть. Вы записываетесь на полет по телефону, указанному в сертификате. К назначенному времени, вместе с сертификатом, приезжаете в условленное место.

Предполетный инструктаж проводится либо в помещении аэроклуба, либо по дороге на место старта и занимает примерно 30 минут. Вам расскажут о принципах управления, а также о том, что почти всегда на разных высотах существуют разные направления ветра. Так и выбирается нужный курс: навигатор и знания по авиационной метеорологии помогают пилоту лететь туда, куда надо.

«Учебные» полеты по продолжительности несколько больше обычных: до полутора часов. Сначала пилот показывает все режимы полета, а затем даст Вам «поиграться» горелкой.

Управлять воздушным шаром не так просто, как кажется: он очень инертный. Снижаемся… Греем воздух горелкой и ничего не происходит! Стоп! Хватит. Надо чуть-чуть подождать и шар обязательно пойдет вверх. Лететь то поднимаясь, то опускаясь, несложно, гораздо сложнее выдерживать определенную высоту.

Примерно 30 минут будете самостоятельно (под контролем пилота, разумеется) управлять воздушным шаром, а после посадки Вас ждет обряд посвящения в воздухоплаватели и вручение памятных дипломов…

Уже по дороге домой мной овладевали смешанные чувства: хочу ли я летать так же, или это развлечение на один раз? Воздушный шар – игрушка без какого-то практического применения: так, полетать для себя… А где хранить? А еще нужен прицеп для корзины и водитель, который будет встречать на посадке…

Но как же здорово бесшумно плыть в небе над водой, полем и лесами… А стоять в небе вдвоем с любимой? А показать красоту мира друзьям?.. Все сложности отступают при мыслях о возможностях, открывающихся перед пилотами свободных аэростатов.

И заговорщицкая улыбка пилота: «эти полчаса можем вписать в твою летную книжку, если будешь продолжать обучение».

Определенно, в этом что-то есть!

История воздухоплавания

Попытки подняться в воздух при помощи самых разных приспособлений предпринимались очень давно. Известно, что построить первый летательный аппарат в свое время пытались немцы, китайцы, португальцы и т.д.

Но ни одна из этих попыток не увенчалась успехом до 21 ноября 1783 года, когда французский ученый Пилатр де Розье и маркиз д’Арланд совершили первый в истории полет на шаре. Французы поднялись на 1 километр над землей и пролетели расстояние около 10 километров за 25 минут, положив начало истории воздухоплавания.

Первый воздушный шар, который назывался «Ad Astra» («К звездам»), сконструировали братья-изобретатели Этьен и Жозеф Монгольфье. Фамилия конструкторов первого шара дала название всему классу летательных аппаратов — «монгольфьеры». Именно так называются все аэростаты, наполняемы горячим воздухом.

После такого достижения во Франции началась настоящая гонка — множество конструкторов и инженеров бросились за строительство собственных летательных аппаратов. Уже 1 декабря 1783 года профессора Шарль и Робертс взлетели на шаре, наполненном водородом, на высоту 2 километра. В честь своего создателя воздушные шары, наполненные легким газом, получили название «шарльеры».

Следующим этапом стало изобретение воздушных шаров смешанного типа, получивших название «розьеры» в честь их создателя Жана Франсуа Пилатр-де-Розье, погибшего в 1785 году при испытаниях своего аэростата.

В дальнейшем конструкция воздушных шаров постепенно совершенствовалась, физики и инженеры пробовали использовать новые газы и виды топлива. Позже воздушный шар послужил прообразом для создания первых дирижаблей, цепеллинов и других летательных аппаратов.

Сегодня воздушны шары в основном служат для развлечения людей и используются в спортивном воздухоплавании. Но значение изобретения воздушного шара сложно переоценить. Ведь именно он стал первым летательным аппаратом, открывшим человеку возможность полетов.

coral.travel_murino aeronavt_region cappadocia_life_travel

Как управляют воздушным шаром

Главный орган управления тепловым аэростатом — это газовая горелка, расположенная под оболочкой и направленная вверх. В ней горит смесь пропана и бутана, которую берут на борт в баллонах, похожих на те, что стоят у многих дачников на кухне. При помощи огня нагревается воздух в оболочке; температура растет, шар поднимается. В зависимости от объема оболочки (2-5 тыс. куб. метров воздуха), полезной загрузки и температуры окружающего воздуха температура внутри составляет 50-130 градусов Цельсия. Воздух в оболочке постоянно остывает и шар начинает снижаться, поэтому нужно периодически «поддавать жару» для сохранения постоянной высоты. В общем, все просто: больше огня — поднимаемся, меньше огня — сохраняем высоту, мало-мало-мало-мало-мало огня — снижаемся.

Впрочем, чтобы снизиться, можно не ждать, пока воздух остынет: в верхней части оболочки имеется клапан, открываемый и закрываемый веревками. Если его открыть, часть теплого воздуха выйдет наружу и шар полетит вниз.

С собой берут как минимум два баллона газа (один основной, другой запасной) —этого хватает примерно на один час полета, вариометр для измерения вертикальной скорости и рацию для связи с пилотами других шаров и автомобилей сопровождения (о них чуть ниже). И, самое главное, никаких мешком с песком нет. Они используются в качестве балласта на газовых шарах (с гелием и другими подобными газами внутри), а тепловому аэростату не нужны.

Верхний клапан открыт, шар сдувается

Обратите внимание на номер. В Турции шары имеют регистрацию вида TC-Bxx, например, ТС-BUM. В России они регистрируются в реестре авиации общего назначения и имеют номера RA-xxxxG

Каждый шар имеет сертификат летной годности, все как положено

В России они регистрируются в реестре авиации общего назначения и имеют номера RA-xxxxG. Каждый шар имеет сертификат летной годности, все как положено.

Почему воздушные шары летают?

Информация о материале

Категория: Физика

Воздушные шары поднимаются вверх, потому что заполняющий их газ легче окружающего воздуха. Многие газы, в частности водород и гелий, имеют меньшую плотность, чем воздух. Это означает, что при данной температуре они имеют меньшую массу единицы объема, чем воздух.

Когда столь легкие газы закачаны в воздушный шар, он будет подниматься до тех пор, пока общий вес оболочки с газом, корзины, груза и тросов будет меньше, чем вес воздуха, вытесненного воздушным шаром. (Поскольку воздух рассматривается в физике подобно жидкой среде, здесь применяется тот же самый закон, что и для тел, погруженных в жидкость.) Горячий воздух, имеющий меньшую плотность по сравнению с холодным, также поднимается вверх. Несмотря на то, что горячий воздух не столь легок, как некоторые газы, он более безопасен и легко воспроизводим пропановыми горелками, установленными под горловиной оболочки воздушного шара, которую обычно изготавливают из легкой ткани, такой, как упрочненный нейлон. Заполненные горячим воздухом воздушные шары обычно остаются в полете в течение нескольких часов, но без дополнительного подогрева воздуха внутри оболочки они будут постепенно терять высоту.

Молекулы при разной температуре

• Когда воздух холодный, молекулы движутся медленно и располагаются близко друг к другу.
• Когда воздух нагревается, молекулы начинают двигаться быстрее и расходятся в стороны, заполняя больший объем.
• Так как нагреваемый воздух продолжает расширяться, он становится менее плотным.
• При охлаждении воздуха его молекулы теряют свою скорость, объем уменьшается, а плотность увеличивается.

1. Воздушный шар лежит на боку. Пропановые горелки нагревают воздух внутри оболочки, который заставит ее раздуться и подняться вверх.
2. Горячий, легкий воздух (рисунок под текстом) поднимается внутри оболочки вверх и затем стекает вниз вдоль ее стенок. Холодный воздух выдавливается через горловину, вес оболочки с воздухом уменьшается и воздушный шар поднимается вверх.
3. Пилоты поддерживают или увеличивают высоту полета путем периодического включения горелок. До тех пор, пока воздух внутри оболочки горячее наружного, подъемная сила преодолевает силу притяжения.
4. Воздушный шар снижается по мере того, как заполняющий его воздух охлаждается и сжимается. Пилоты могут ускорить снижение, выпуская горячий воздух через отверстие в верхней части воздушного шара.

Взаимодействие давления, объема и температуры

Взаимозависимость трех параметров. Давление, объем и температура газа взаимосвязаны. При комнатной температуре (ближний рисунок справа) движение молекул газа внутри сосуда создает определенное давление. Если объем > меньшей наполовину (средний рисунок справа), внутреннее давление удваивается. Когда воздух нагревается (дальний рисунок справа) , его давление возрастает и объем увеличивается пропорционально росту температуры.

ФИЗИКА

Учебник для 7 класса

§ 23.2. Воздухоплавание

Воздушные шары. Впервые воздушный шар был запущен в 1783 году братьями Монгольфье во Франции. Поэтому первые воздушные шары называли монгольфьерами (рис. 23.3).

Рис. 23.3. Каждый полет монгольфьера был ярким событием

С тех пор люди создали самолеты и даже космические корабли, однако воздушные шары широко используют и сегодня (рис. 23.4).

Рис. 23.4. Современный воздушный шар

Почему воздушные шары плавают в воздухе? Благодаря тому, что закон Архимеда справедлив не только для жидкостей, но и для газов: на тело, находящееся в газе, действует выталкивающая сила, равная весу газа в объеме тела.

Выталкивающая сила в газе возникает по той же причине, что и в жидкости: из-за того, что давление с высотой уменьшается. Вследствие этого на верхнюю поверхность воздушного шара воздух давит с меньшей силой, чем на нижнюю. Поэтому равнодействующая сил давления воздуха, действующих на все участки поверхности шара, направлена вверх — это и есть сила Архимеда.

Какую силу уравновешивает сила Архимеда, когда воздушный шар плавает в воздухе?

Почему воздушные шары такие большие? Сила Архимеда действует на все находящиеся в воздухе тела — в том числе и на вас сейчас. Почему же вы не плаваете в воздухе, а воздушный шар плавает? Чтобы найти ответ на этот вопрос, решим задачу.

Решим задачу

Каким должен быть объем воздушного шара, чтобы действующая на него сила Архимеда была равна силе тяжести, действующей на человека массой 70 кг?

Это — объем комнаты, причем довольно большой!

Итак, огромные размеры воздушных шаров объясняются малой плотностью воздуха. Она примерно в 800 раз меньше плотности воды, поэтому для возникновения одной и той же силы Архимеда вытесненный объем воздуха должен быть примерно в 800 раз больше, чем вытесненный объем воды.

Чем наполняют воздушные шары? Большого объема еще недостаточно для того, чтобы воздушный шар плавал в воздухе. Чтобы выталкивающая сила уравновешивала силу тяжести, надо, чтобы воздушный шар имел еще и достаточно малую массу, поскольку шар (вместе с корзиной и пассажирами) должен весить столько же, сколько и воздух такого же объема.

Поэтому воздушный шар надо наполнять газом, имеющим меньшую плотность, чем окружающий воздух. Первые воздушные шары — монгольфьеры наполняли горячим воздухом: его плотность меньше плотности холодного воздуха. Горячим воздухом наполняют часто воздушные шары и сегодня — его нагревают газовой горелкой, расположенной под отверстием в нижней части шара. Такие воздушные шары используют, например, в аттракционах, в научных экспедициях. Они поднимаются на сравнительно небольшую высоту (сотни метров).

На большую же высоту (десятки километров) может подняться только шар, наполненный газом, плотность которого значительно меньше плотности воздуха. Такими газами являются водород и гелий. Наполненные водородом шары-зонды диаметром 1—2 м используют для исследования верхних слоев атмосферы. Показания приборов, помещенных на этих шарах, передаются по радио — их используют, например, для предсказания погоды.

История воздухоплавания

Воздушные шары

В 1709 году бразильский священник и естествоиспытатель Бартоломеу Лоренсу де Гусмао представил проект предположительно первого воздушного шара. Его оболочка была сделана из бумаги, вместо кабины был поддон с глиняным горшком. В горшке сгорали горючие материалы, шар наполнился горячим воздухом и поднялся в воздух.

В 1783 году во Франции был изобретен и поднят в воздух первый полноценный воздушный шар братьями Этьеном и Жозефом Монгольфье (рисунок 6).

Рисунок 6. Воздушный шар братьев Монгольфье

В 1785 году состоялся удивительный полет через Ла-Манш на воздушном шаре Жан-Пьера Бланшара и Джона Джеффриса (рисунок 7). Во время пути шар начал терять подъемную силу, и естествоиспытатели, сбросив из кабины все, что было, благополучно приземлились в Кале (Франция).

Рисунок 7. Прибытие в Кале Жан-Пьера Бланшара и Джона Джеффриса

В 1849 году воздушные шары были впервые применены в качестве военной техники. Австрия организовала бомбежку с помощью небольших аэростатов. Далее воздушные шары использовали как во время Первой мировой войны, так и во время Второй.

В годы холодной войны аэростаты стали использовать в разведывательных целях — их было практически невозможно засечь никакими локаторами или радарами.

Во Франции установлен мировой рекорд по количеству воздушных шаров, одновременно находящихся в небе, — 456 воздушных шаров.

Рисунок 8. Лотарингский фестиваль воздушных шаров

Дирижабль

В 1852 году в воздух поднялся первый дирижабль (рисунок 9). Анри Жиффар поднялся в небо на шаре, который имел объем $2500 м^3$, и продемонстрировал, что теперь аэростат способен выполнять повороты.

Рисунок 9. Дирижабль Анри Жиффара

Стратостаты

В 1931 году состоялся первый полет на стратостате (рисунок 10). Огюст Пикар и Пауль Кипфер поднялись на высоту 15 785 метров. Полет состоялся из города Аугсбург, Германия.

Рисунок 10. Огюст Пикар и Пауль Кипфер, первый полет на стратостате

Беспилотный стратостат-рекордсмен BU60-1 был запущен в 2002 году японским космическим агентством JAXA и достиг высоты 53 км. Стратостат был сделан из очень тонкого материала (его вес составил менее 40 кг при размерах 75 на 54 метра).

В 2016 году британской компанией был запущен самый большой дирижабль Airlander 10 (рисунок 11). Максимальная грузоподъемность составляет почти 10 тонн, а в длину он составляет 92 метра.

Рисунок 11. Дирижабль Airlander 10

{"questions":,"answer":}}}]}

Как проходило зрелище

На покупку воздушных шаров было затрачено пятьсот тысяч долларов. Все было готово к грандиозному запуску, но не был учтен самый главный нюанс — неподходящие погодные условия.

В назначенный день, 27 сентября 1986 года, погода явно не хотела радовать солнышком. В тот день прогнозировались осадки с грозами, но это не остановило организаторов «United Way» от проведения «эксперимента». Они просто перенесли запуск шаров на более раннее утреннее время и немного уменьшили их количество до полутора миллионов.

Вначале все было как в сказке — миллионы разноцветных воздушных шариков одновременно поднялись в воздух на глазах у тысяч восторженных людей. Многие фотографы запечатлели вошедший в историю момент на фотокамеры.