Inhoud
Hoewel weerballonnen er vanaf het begin slap, klein en vreemd uitzien - als zwakke zwevende bubbels - wanneer ze een hoogte bereiken van meer dan 30.000 meter, zijn de ballonnen strak, sterk en soms zo groot als een huis. Beginnend met de uitvinding van de heteluchtballon in de 18e eeuw, hebben ballonvluchten het mogelijk gemaakt om objecten hoog de lucht in te dragen.
In 1785 bevestigde de Engelse arts John Jeffries - die vaak krediet ontvangt als de eerste persoon die heteluchtballonnen voor wetenschappelijke doeleinden gebruikt - een thermometer, barometer en hygrometer (een instrument dat de relatieve vochtigheid meet) aan een heteluchtballon. De ballon bereikte een stijgende hoogte van 9000 ft (2.700 m) en gemeten atmosferische gegevens. Vanaf 2010 bereiken moderne weerballonnen een hoogte van meer dan 100.000 voet en gebruiken helium of waterstof in plaats van hete lucht om op te stijgen.
Vullen en stijgen
Om een weerballon te lanceren, vullen meteorologen de ballon met helium of waterstof, de lichtste en meest voorkomende elementen in het universum. De wetenschappers vullen de ballon echter niet helemaal tot zijn capaciteit: wanneer de ballon begint te stijgen, ziet de ballonbehuizing (of envelop) er slap uit, niet strak zoals een opgeblazen ballon of heteluchtballon.
Wetenschappers vullen de ballon om strategische redenen niet tot capaciteit: wanneer een ballon in de atmosfeer stijgt, neemt de druk rond de ballon af. De druk neemt af omdat lucht in een hogere atmosfeer dunner wordt. Naarmate de druk afneemt, vult een ballon zich tot zijn volledige capaciteit om het verlies aan externe druk te compenseren.
Sfeeroverwegingen
Volgens Donald Yee, Ph. D van het San Francisco Estuary Institute, is de luchtdruk op grondniveau veel sterker dan hoog in de dunnere atmosfeer. Als de ballon vanaf het begin volledig gevuld zou zijn, terwijl de druk buiten de ballon zou dalen, zou de ballon proberen uit te zetten om de druk gelijk te maken, maar in plaats daarvan zou hij knallen.
Hoe weerballonnen werken
Meteorologen en wetenschappers gebruiken weerballonnen om meteorologische metingen te doen op grote hoogten. Wetenschappers bevestigen een instrument genaamd een radiosonde aan de basis van de met helium gevulde ballon. De radiosonde - die temperatuur, vochtigheid en luchtdruk meet - verzendt meteorologische metingen naar grondstations via radiozenders.
Volume
Terwijl een weerballon op grote hoogten stijgt, waar de luchtdruk afneemt, neemt de helium- of waterstofdruk in de ballon toe en zet de ballon uit. Op deze manier kunnen de ballon en de radiosonde in een constant tempo hoog in de atmosfeer stijgen. Ballonnen zoomen omhoog met ongeveer 1.000 voet per minuut.
Stijgende effecten
Volgens Wendell Bechtold, meteoroloog Forecaster voor de National Weather Service in St. Louis Missouri, stijgt de ballon op tot een hoogte van ongeveer 100.000 voet, genoeg om de blauwe afgeronde rand van de aarde vanuit de ruimte te zien. Op die hoogte is de ballon - afhankelijk van de grootte van de envelop of het ballonmateriaal - zo breed uitgerekt als een auto of huis.
Wanneer de ballon zich niet langer naar buiten kan uitstrekken en daardoor verder kan stijgen, scheurt de ballon. Het gas erin ontsnapt en het radiosonde-instrument en de kapotte ballon vallen terug naar de aarde. Een parachute bevestigd aan het instrument voorkomt schade; de ballon kan echter niet opnieuw worden gebruikt.
retrieval
Voordat meteorologen een radiosonde aan een ballon bevestigen, steken ze een zakje in de radiosonde. In de tas zit een kaart die vertelt wie de gevallen ballon en het instrument vindt wat het is en het wetenschappelijke doel ervan. Die persoon moet de radiosonde terugsturen naar een reconditioneringscentrum waar wetenschappers de gegevens lezen, eventuele schade herstellen en de radiosonde opnieuw gebruiken voor een toekomstige vlucht.