Hoewel weerballonnen er floppy uitzien, klein en vreemd vanaf het begin - zoals zwakke zwevende bubbels - wanneer ze hoogten van meer dan 100.000 voet (30.000 meter) bereiken, 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 in de lucht te dragen.

In 1785, de Engelse arts John Jeffries - die vaak de eer krijgt als de eerste persoon die heteluchtballonnen gebruikt voor wetenschappelijke doeleinden - bevestigde een thermometer, barometer en hygrometer (een instrument dat de relatieve vochtigheid meet) aan een heteluchtballon. De ballon bereikte een stijgende hoogte van 2.700 m en gemeten atmosferische gegevens. Vanaf 2010 bereiken moderne weerballonnen een hoogte van meer dan 100.000 voet en worden helium of waterstof gebruikt in plaats van hete lucht.

Vullen en stijgen

Om een ​​weerballon te lanceren, vullen meteorologen de ballon met ofwel helium of waterstof, de lichtste en meest overvloedige elementen in het universum. De wetenschappers vullen de ballon echter niet helemaal tot de capaciteit: wanneer de ballon begint te stijgen, ziet de ballonbekleding (of envelop) er slap uit, niet strak zoals een opgeblazen ballon of heteluchtballon.

Wetenschappers vullen de ballon niet op capaciteit om strategische redenen: als een ballon in de atmosfeer stijgt, neemt de druk rond de ballon af. De druk neemt af omdat lucht dunner wordt in een hogere atmosfeer. Naarmate de druk afneemt, vult een ballon zich volledig op, om het verlies van externe druk te compenseren.

Atmosferische overwegingen

Volgens Donald Yee, Ph. D uit de San Francisco Estuary Institute, op grondniveau is de atmosferische druk veel sterker dan hoog in de dunnere atmosfeer. Als de ballon vanaf het begin helemaal gevuld was, terwijl de druk buiten de ballon zakte, zou de ballon proberen uit te zetten om de druk gelijk te maken, maar in plaats daarvan zou hij uitspringen.

Hoe weerballonnen werken

Meteorologen en wetenschappers gebruiken weerballonnen om meteorologische metingen uit te voeren op grote hoogte. Wetenschappers hechten 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

Als een weerballon stijgt naar grote hoogten, waar de luchtdruk daalt, de helium- of waterstofdruk in de ballon neemt toe en vergroot de ballon. Op deze manier kunnen de ballon en de radiosonde met een consistent tempo hoog in de atmosfeer stijgen. Ballonnen zoomen naar boven met ongeveer 1000 voet per minuut.

Toenemende effecten

Volgens Wendell Bechtold, meteoroloog Forecaster voor de nationale meteorologische dienst in St. Louis, stijgt de ballon naar een hoogte van ongeveer 100.000 voet, genoeg om de blauwe afgeronde rand van de aarde vanuit de ruimte te zien. Op die hoogte wordt de ballon - afhankelijk van de grootte van de envelop of het ballonmateriaal - uitgerekt zo breed als een auto of huis.

Wanneer de ballon zich niet langer naar buiten kan uitstrekken en daarom verder kan stijgen, is de ballon breuken. Het binnenste gas ontsnapt en het radiosonde instrument en de kapotte ballon vallen terug op de aarde. Een parachute bevestigd aan het instrument voorkomt schade; de ballon kan echter niet opnieuw worden gebruikt.

Ophalen

Voordat meteorologen de radiosonde aan een ballon bevestigen, plaatsen ze een zakje in de radiosonde. In de tas zit een kaart die zegt wie de gevallen ballon en instrument vindt en wat het is en wat het wetenschappelijke doel is. Die persoon moet de radiosonde terugsturen naar een reconditioneringscentrum waar wetenschappers de gegevens lezen, eventuele schade herstellen en de radiosonde hergebruiken voor een toekomstige vlucht.