ما المسؤول عن ارتفاع المناطيد ، ما مدى روعة مشاهدة منطاد الطقس على ارتفاعات عالية وهو يرتفع عالياً في الهواء مع فصلك الدراسي؟ سيحب الطلاب تصميم تجربتهم الخاصة ومشاهدة عملهم يرتفع أعلى فأعلى. ولكن ، قبل أن تقفز إلى هذه الفرصة التعليمية العظيمة القائمة على المشروع ، ربما يكون لديك بعض الأسئلة. إذا لم يكن هناك شيء آخر ، فأنت فضولي بشأن بالونات الطقس. أحد الأسئلة التي يطرحها فريقنا كثيرًا هو "إلى أي مدى يمكن أن ترتفع بالونات الطقس؟" للإجابة على هذا السؤال ، سنغوص أعمق قليلاً في بالونات الطقس.

إلى أي مدى يمكن أن ترتفع بالونات الطقس؟
في حين أنه لا يمكن لأحد أن يضمن أن منطاد الطقس سوف يرتفع إلى ارتفاع معين ، فإن البالونات تصل عادة إلى ما بين 60.000 و 105.000 قدم. ومع ذلك ، تم إطلاق أعلى رحلة جوية مسجلة لمنطاد الطقس في عام 2002 وارتفعت إلى ارتفاع مذهل بلغ 173000 قدم. تم صنع هذا البالون الخاص من بلاستيك خاص يبلغ سمكه فقط ⅙ سمك كيس البقالة البلاستيكي. كم هذا مذهل ؟! ارتفع أعلى منطاد للطقس من طراز StratoStar إلى 125200 قدم وتم إطلاقه في عام 2011 في جامعة Depauw.

ما حجم بالونات الطقس على ارتفاعات عالية؟
قبل ملء منطاد الطقس بغاز رفع مثل الهيليوم أو الهيدروجين ، يتراوح حجمه عادةً من 2.5 قدم إلى 8 أقدام. ومع ذلك ، أثناء الرحلة ، سينمو البالون أكثر من 4 أضعاف قطره قبل الإقلاع! على سبيل المثال ، يمكن أن يصل قطر بالون الطقس الذي يبلغ قطره 8 أقدام قبل الإطلاق إلى 35 قدمًا. أثناء الصعود ، سيستمر البالون في النمو بشكل أكبر وأكبر حتى لا يتمكن من التمدد بعد الآن. ثم تنفجر! هذا الانفجار هو ما يرسل البالون إلى الأرض.

إلى أي مدى تسافر بالونات الطقس؟
من المستحيل التنبؤ بمدى انتقال منطاد الطقس نظرًا لوجود العديد من المتغيرات.
الوقت من السنة
سرعة الصعود
ارتفاع الرحلة
سرعة الهبوط
الرياح الجوية
القائمة مستمرة. في فصل الشتاء ، عندما تكون الرياح الجوية أقوى بكثير ، نتوقع عادةً أن تنتقل بالونات الطقس حوالي 35-75 ميلًا من موقع الإطلاق. في الصيف ، نتوقع أن تسافر المناطيد ما يقرب من 1-35 ميل.
على الرغم من أن بالونات الطقس تبدو مرنة وصغيرة وغريبة منذ البداية - مثل الفقاعات العائمة الضعيفة - عندما تصل إلى ارتفاعات تزيد عن 100000 قدم (30000 متر) ، تكون البالونات مشدودة وقوية وأحيانًا بحجم المنزل. بدءًا من اختراع منطاد الهواء الساخن في القرن الثامن عشر ، أتاحت رحلات المنطاد حمل الأشياء عالياً في السماء.
في عام 1785 ، قام الطبيب الإنجليزي جون جيفريز - الذي غالبًا ما يحصل على الفضل باعتباره أول شخص يستخدم بالونات الهواء الساخن لأغراض علمية - بإرفاق مقياس حرارة ومقياس ضغط جوي ومقياس رطوبة (أداة تقيس الرطوبة النسبية) بمنطاد هواء ساخن. بلغ ارتفاع المنطاد 9000 قدم (2700 م) وقياس بيانات الغلاف الجوي. اعتبارًا من عام 2010 ، وصلت بالونات الطقس الحديثة إلى ارتفاعات تزيد عن 100000 قدم وتستخدم الهيليوم أو الهيدروجين بدلاً من الهواء الساخن للارتفاع.

الحشوة والارتفاع
لإطلاق منطاد الطقس ، يملأ علماء الأرصاد البالون إما بالهيليوم أو الهيدروجين ، وهو أخف العناصر وأكثرها وفرة في الكون. ومع ذلك ، لا يملأ العلماء البالون حتى سعته: عندما يبدأ البالون في الارتفاع ، يبدو غلاف البالون (أو الغلاف) مرنًا ، وليس مشدودًا مثل بالون منتفخ أو منطاد الهواء الساخن.
العلماء لا يملأون البالون بالسعة لأسباب استراتيجية: مع ارتفاع منطاد في الغلاف الجوي ، ينخفض ​​الضغط حول البالون. ينخفض ​​الضغط لأن الهواء يصبح أرق في الغلاف الجوي الأعلى. مع انخفاض الضغط ، يملأ البالون بإحكام ، بكامل طاقته ، للتعويض عن فقدان الضغط الخارجي.

اعتبارات الغلاف الجوي
وفقًا لدونالد يي ، دكتوراه من معهد سان فرانسيسكو إستواري ، يكون الضغط الجوي على مستوى الأرض أقوى بكثير مما هو عليه في الغلاف الجوي الرقيق. إذا كان البالون ممتلئًا تمامًا من البداية ، حيث انخفض الضغط خارج البالون ، فسيحاول البالون التمدد لمعادلة الضغط ، ولكنه سينفجر بدلاً من ذلك.

كيف تعمل بالونات الطقس
يستخدم علماء الأرصاد الجوية والعلماء بالونات الطقس لإجراء قياسات الأرصاد الجوية على ارتفاعات عالية. يعلق العلماء أداة تسمى المسبار اللاسلكي بقاعدة البالون المملوء بالهيليوم. المسبار اللاسلكي - الذي يقيس درجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء - ينقل قياسات الأرصاد الجوية إلى المحطات الأرضية من خلال أجهزة الإرسال الراديوية.

الصوت
عندما يرتفع منطاد الطقس إلى ارتفاعات عالية ، حيث ينخفض ​​ضغط الهواء ، يزداد ضغط الهيليوم أو الهيدروجين داخل البالون ويوسع البالون. بهذه الطريقة يمكن أن يرتفع المنطاد والمسبار اللاسلكي بوتيرة ثابتة عالياً في الغلاف الجوي. تقوم البالونات بالتكبير لأعلى بمعدل 1000 قدم في الدقيقة.

ارتفاع الآثار
وفقًا لـ Wendell Bechtold ، خبير الأرصاد الجوية في خدمة الطقس الوطنية في سانت لويس ميسوري ، يرتفع البالون إلى ارتفاع حوالي 100000 قدم ، وهو ما يكفي لرؤية حافة الأرض الزرقاء المستديرة من الفضاء. بهذا الارتفاع ، يتم شد البالون - اعتمادًا على حجم المغلف أو مادة البالون - بعرض السيارة أو المنزل.
عندما لا يعود البالون قادرًا على التمدد للخارج ، وبالتالي يرتفع أكثر ، يتمزق البالون. يهرب الغاز بالداخل وتتراجع أداة المسبار اللاسلكي والبالون المحطم إلى الأرض. تمنع المظلة المرفقة بالجهاز حدوث تلف ؛ ومع ذلك ، لا يمكن استخدام البالون مرة أخرى.

استرجاع
قبل توصيل المسبار اللاسلكي بالبالون ، يقوم خبراء الأرصاد الجوية بإدخال كيس صغير داخل المسبار اللاسلكي. يوجد داخل الحقيبة بطاقة تخبر من وجد البالون الساقط والجهاز ما هو والغرض العلمي منه. يجب على هذا الشخص إعادة المسبار اللاسلكي إلى مركز التجديد حيث يقرأ العلماء البيانات ويصلحون أي أضرار ويعيدون استخدام المسبار اللاسلكي لرحلة مستقبلية.

ماذا يحدث لبالونات الهيليوم عندما تطفو في السماء؟

سؤال Cracker لأن بالونات الهيليوم هي في الواقع موضوع مثير للجدل إلى حد ما. يجادل بعض الناس بأنهم ضارون بالبيئة لأنه عند العودة إلى الأرض، تخطئ الحيوانات في اعتبارهم طعامًا ، وتأكلهم، وتموت. الآن لكي يحدث هذا ، يجب أن تعود البالونات إلى الأسفل في قطع كبيرة إلى حد ما. سيتعين على هذه القطع بعد ذلك إما أن تسد المجاري الهوائية للحيوان وتخنقها ، أو تستقر في جهازها الهضمي مسببة مرضًا مميتًا. لا تبدو أي من هاتين النتيجتين جيدة جدًا للحيوانات ، لذا فإن الأمر يستحق المزيد من التحقيق.
بادئ ذي بدء ، من الأفضل أن ننظر في كيفية إطلاق البالونات. عندما يتم توزيع البالونات المملوءة بالهيليوم في المناسبات العامة ، فإنها تأتي عادةً مع قطعة من الخيط أو الشريط. المرفق إما مربوط في العقدة أو مؤمن بقرص بلاستيكي. في كلتا الحالتين ، إذا تم إطلاق هذه البالونات عن طريق الخطأ (أو عن قصد) ، يصبح المرفق فضلات وهذا أمر سيء. لقد لاحظت فقط عددًا قليلاً من البالونات في الكمية المذهلة من القمامة التي أراها تتصفح هنا في سيدني ، لكن جميعها كانت بها شرائط ملحقة. لذا القاعدة رقم واحد ، لا تترك البالونات الخاصة بك، فإن الممارسة المعتادة هي ربط العقدة بدون أي ملحقات.هذا يعني أنه لا توجد أجزاء من الشريط أو الأقراص البلاستيكية ينتهي بها المطاف في البيئة وتجادل صناعة البالونات بأن البالونات نفسها غير ضارة لسببين.