Weerballonnen verzamelen belangrijke gegevens uit de atmosfeer. Justin Bane/VS Marine/Getty Images

In een geïsoleerd weerstation in het midden van de Verenigde Staten, een technicus komt uit een kleine stenen schuur en grijpt een ballon. Het is niet zomaar een ballon voor een verjaardagsfeestje, Let wel, maar een enorme witte bol met een diameter van meer dan 1,5 meter. Gevuld met meer dan 300 kubieke voet (8,5 kubieke meter) heliumgas, de enorme ballon trekt met een kracht van ongeveer vier pond tegen de hand van de wetenschapper. In de andere hand, de wetenschapper grijpt een radiosonde, een lichtgewicht kartonnen doos gevuld met wetenschappelijke instrumenten die aan de onderkant van de ballon is vastgemaakt. Schrijdend naar een lege open plek, hij laat voorzichtig de ballon en de radiosonde los.

Terwijl de ballon wegvliegt van de aarde, de radiosonde is al hard aan het werk, atmosferische informatie terugstralen naar datacenters.

Na een uur, de ballon is gestegen tot bijna 100, 000 voet (30, 480 meter). Dit is de stratosfeer, de voorlaatste atmosferische laag vóór de ruimte. Onderstaand, de kenmerken van de aarde worden verduisterd door een dikke laag wolken. Bovenstaand, de blauwe lucht is vervaagd tot donkerzwart. Het is een prachtig gezicht, een die alleen wordt gezien door een handvol astronauten en testpiloten.

Voor de ballon deze adembenemende uitzichten zullen de laatste momenten zijn. Tijdens zijn hele klim, de ballon is groter geworden. Het begon misschien bescheiden, maar nu, op bijna 29 kilometer hoog, de ballon is opgezwollen tot de grootte van een rijdende vrachtwagen. Tot het uiterste uitgerekt, het dunne synthetische rubber van de ballon barst en stuurt de kleine radiosonde terug naar de aarde. Binnen enkele seconden, de wind vangt een kleine, oranje parachute en vertraagt ​​de afdaling van het apparaat. Uren later - en honderden kilometers van waar het voor het eerst is opgestegen - raakt de weerballon de grond.

Elke dag, honderden weerballonnen over de hele wereld ondernemen deze dramatische, bijna-ruimtereis. Meer dan 70 jaar nadat wetenschappers de eerste experimentele weerballon opstuurden, ze blijven de werkpaarden van moderne meteorologische voorspellingen. Of het nu een tornadowaarschuwing is of het weerbericht op het 6 uur journaal, weerballonnen houden mensen op de grond afgestemd op de meteorologische werking van de bovenste atmosfeer.

Wat voor soort informatie verzamelt een weerballon, en hoe bereikt het deze prestatie? Lees verder om erachter te komen.

Inhoud

1. Gebruik van weerballonnen
2. Onderdelen van een weerballon
3. Weerballon gelanceerd

Gebruik van weerballonnen

in 1785, De Franse ballonvaarder Jean-Pierre Blanchard vertrok vanuit Parijs voor een recordreis over het Engelse Kanaal. Meerijden voor de rit was John Jeffries, een Amerikaanse arts die bekend staat om zijn liefhebberij in weerobservatie. In de lucht boven Noord-Europa, Jeffries hoopte enkele van de allereerste metingen van de bovenste atmosfeer te registreren. Toen de ballon gevaarlijk dicht bij het neerstorten van het Engelse Kanaal kwam, echter, Jeffries moest zijn uitrusting overboord gooien om de last te verlichten.

Vandaag, weerballonnen doen het meeste werk voor ons, zodat de experts veilig op de grond kunnen blijven. Alleen al in de Verenigde Staten, weerballonnen worden twee keer per dag gelanceerd vanaf 92 weerstations. Dit komt neer op in totaal 67, 160 ballonnen per jaar. Wereldwijd, meer dan 900 weerstations vertrouwen op dagelijkse weerballonlanceringen.

Het is bijna onmogelijk om het weer te voorspellen zonder de omstandigheden van de bovenste atmosfeer te kennen. Het kan zonnig en rustig zijn op zeeniveau, maar op 18, 000 voet (5, 486 meter), een zwak stormsysteem kan snel veranderen in iets gevaarlijkers. Door regelmatig eskadrons ballonnen op te sturen om de condities van de bovenste atmosfeer te meten, meteorologen kunnen opkomende stormen in de gaten houden.

Een eeuw geleden, wetenschappers konden het weer alleen voorspellen aan de hand van metingen op de grond. Met zo'n beperkte dataset, de beste meteorologen kunnen het weer een paar uur in de toekomst voorspellen. Met weerballonnen, Hoewel, wetenschappers kunnen de weersomstandigheden dagen van tevoren in kaart brengen.

Deze informatie houdt joggers niet alleen uit de regen, ze redt levens. Weergegevens op grote hoogte zijn van cruciaal belang voor het voorspellen van naderende natuurrampen zoals tornado's, onweer of plotselinge overstromingen. Dankzij weerballonnen, ambtenaren kunnen uren voordat een weerramp toeslaat voorraden en hulpdiensten naar een getroffen gebied sturen.

Zoals modelraketten en op afstand bestuurbare vliegtuigen, weerballonnen hebben ook hun intrede gedaan op de hobbymarkt. In 2009, Wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology, Oliver Yeh en Justin Lee, gebruikten een weerballon, een koeler, een mobiele telefoon en een digitale camera om een ​​foto van de aarde op grote hoogte te maken voor minder dan $ 150.

Spoedig, andere hobbyisten waren hun eigen camera's in de buurt van de ruimte in elkaar aan het knutselen. Natuurlijk, Yeh en Lee waarschuwen dat het lanceren van dingen in de stratosfeer gevaarlijk kan zijn [bron:Project Icarus]. Als het niet is uitgerust met de juiste parachutes, een amateur-weerballon kan een dodelijk projectiel worden als hij in een stedelijk gebied valt. De ballonnen kunnen ook een ramp veroorzaken door in de straalmotoren van een passerend passagiersvliegtuig te worden gezogen. Als je je eigen wetenschappelijk project op grote hoogte gaat bouwen, zorg ervoor dat u alle juiste voorzorgsmaatregelen volgt.

Speciaal ontworpen ballonnen op grote hoogte worden ook vaak door NASA gebruikt om experimenten in de buurt van de ruimte uit te voeren. Tijdens een meteorenregen, een ballon op grote hoogte kan kosmisch stof verzamelen dat wordt uitgestoten door de passerende ruimterotsen. Er zijn "slimme" ballonnen ter grootte van een strandbal gelanceerd om de weersomstandigheden rond NASA-faciliteiten in de gaten te houden voorafgaand aan een raketlancering [bron:Mullins]. NASA heeft zelfs gespeeld met het sturen van ballonnen op grote hoogte om de atmosfeer rond Mars te onderzoeken.

Op de volgende pagina gaan we dieper in op de onderdelen van een weerballon.

Ballonvaart

Waarom zouden radiosondes al het plezier hebben? In juli 1982, vrachtwagenchauffeur Larry Walters bond 42 weerballonnen aan een tuinstoel met als doel om uit Los Angeles te vliegen, het volgen van de windstromen over de woestijn, en veilig tot rust komen in de Rocky Mountains. De ballonnen hadden meer hefkracht dan Walters had verwacht, echter, en binnen enkele minuten, zijn vliegende tuinstoel was tot een kille 16 gestegen, 000 voet (4, 879 meter). Dankbaar, Walters had een luchtkanon aan boord, en hij was in staat om een ​​paar ballonnen uit te schieten, veilig afdalen in een achtertuin in Long Beach, Californië

Onderdelen van een weerballon

Zo nu en dan, een Amerikaanse huiseigenaar wordt wakker en vindt een gebruikte weerballon in zijn of haar achtertuin. Het is een vreemd gezicht:gescheurde stroken neopreen, verwarde koorden, een verfrommelde parachute en een kleine kartonnen doos. Het is geen verrassing dat weerballonnen vaak worden aangezien voor buitenaardse ruimtevaartuigen.

De kerncomponent van het geheel is de radiosonde , een kartonnen doos ter grootte van een schoenendoos vol met drie basis-atmosfeerinstrumenten:

• t kluizenaar . Een met keramiek bedekte metalen staaf die fungeert als een rudimentaire thermometer.
• H ygristor . Een kleine glijbaan die dienst doet als vochtigheidssensor. Het objectglaasje is bedekt met een film van lithiumchloride (LiCl), waarvan de elektrische weerstand verandert op basis van de omringende vochtigheid.
• aneroïde barometer . Een kleine metalen bus gevuld met lucht die de luchtdruk meet. Naarmate de luchtdruk eromheen op grotere hoogten afneemt, de bus breidt zich uit, een sensor activeren.

De radiosonde heeft ook een radiozender met laag vermogen om gegevens van alle drie de instrumenten terug te sturen naar ontvangers op de grond. Een kleine batterij voorziet de radiosonde van stroom.

Het voordeel van een radiosonde is dat wetenschappers het apparaat niet hoeven op te halen om weergegevens te verkrijgen. In de jaren '20 en '30, toen meteorologen vliegers of vliegtuigen gebruikten om weergegevens in de bovenste atmosfeer te meten, specialisten moesten wachten tot het vliegtuig was geland of de vlieger was binnengehaald voordat ze weersberekeningen konden gaan maken.

Het hele samenstel omhoog houden is een grote ballon gemaakt van neopreen , een synthetisch rubber. De ballonnen worden gevuld met helium of waterstof, afhankelijk van de voorkeuren van het individuele lanceerstation. Waterstof is goedkoper, heeft een beter hefvermogen, en kan gemakkelijk uit water worden gehaald. Echter, waterstof is ook zeer ontvlambaar - een feit dat veel explosie-schuwe weerstations ertoe heeft aangezet om in plaats daarvan helium te gebruiken.

Allemaal samen, een complete weerballonmontage kost ongeveer een paar honderd dollar. Een raket op grote hoogte, anderzijds, kan enkele honderdduizenden dollars kosten voor slechts een enkele vlucht. Zelfs een vliegtuigvlucht op grote hoogte kan duizenden dollars per uur kosten. De relatieve goedkoopheid van weerballonnen is wat ze al meer dan zes decennia het favoriete apparaat houdt voor het vastleggen van weergegevens.

Ontmoetingen sluiten

Met zoveel duizenden weerballonnen die de lucht verdringen, het is onvermijdelijk dat sommigen worden aangezien voor buitenaardse ruimtevaartuigen. De meest spraakmakende zaak was in juli 1947, toen militaire functionarissen in Roswell, NM, verbaasde de wereld met berichten dat ze de overblijfselen van een 'vliegende schijf' hadden gevonden. Later, echter, overheidsrapporten toonden aan dat het puin afkomstig was van een uiterst geheime experimentele ballon die werd gebruikt om Sovjet-kernproeven te volgen.

Weerballon gelanceerd

In een afgelegen veld in het midden van Australië, NASA-functionarissen bliezen langzaam een ​​enorme heliumballon op die een gammastraaltelescoop van $ 2 miljoen in de bovenste atmosfeer zou brengen. De locatie was perfect voor een ballonlancering:vlak, droog en helder. Voordat de ballon volledig was opgeblazen, echter, een plotselinge windvlaag ving de ballon op en deed hem over het platteland razen. Bemanningsleden renden voor hun leven toen de telescoop tegen een nabijgelegen SUV botste en door een hek scheurde voordat hij ineen stortte op een hoop meer dan 150 meter verderop.

Van de vele dingen die mis kunnen gaan tijdens een ballonlancering, een spoor van vernieling achterlaten is natuurlijk een van de ergste. De meeste weerballonnen, anderzijds, worden zonder problemen gelanceerd. In de Verenigde Staten, weerstations hebben meestal een eigen schuur die speciaal is gebouwd voor het opblazen van de ballon. Om een ​​ballon klaar te maken voor lancering, een technicus zal de ballon eerst aan een mondstuk bevestigen en beginnen met het vullen met helium of waterstof. Naarmate het vult, hij test de batterij van de radiosonde, stemt de radioapparatuur af en bevestigt het geheel aan elkaar met een stuk nylon koord.

Zodra de ballon is opgeblazen tot ongeveer de grootte van een yogabal, de technicus bindt het af en leidt het naar buiten. Lopen de ballon een korte afstand uit de buurt van bomen, elektriciteitsleidingen en andere obstakels, hij zal het gewoon een zachte duw naar boven geven.

Zodra de ballon begint te drijven, de radiosonde gaat aan het werk, gegevens naar weercomputers op de grond sturen. Live, deze computers plotten de gegevens in driedimensionale weermodellen en sturen ze naar weerstations in het hele land. Grondtechnici, In de tussentijd, volg de stijgende ballon met radarapparatuur. Door de zijwaartse beweging van de opstijgende ballon op te merken, ze kunnen de windsnelheid en -richting op verschillende hoogten berekenen.

Er is een reden waarom weerballonnen niet zomaar de ruimte in drijven. Naarmate de ballon verder van de aarde af beweegt, er is minder lucht om tegen de buitenkant van de ballon te duwen. Met minder luchtdruk om het in te tomen, het gas in de ballon zet uit naarmate de hoogte stijgt. De ballon kan maar zo ver uitzetten, echter, en het zal meestal barsten op hoogten boven 24,1 kilometer - ongeveer drie keer hoger dan de Mount Everest.

Als de radiosonde gewoon naar de aarde mocht vallen, het kan dodelijke schade aanrichten aan menselijke nederzettingen hieronder. Daarom heeft elke weerballon een kleine parachute die is verbonden met het koord dat de radiosonde met de ballon verbindt. Terwijl de ballon opstijgt, de parachute blijft opgevouwen door de neerwaartse luchtstroom. Wanneer de vergadering begint te dalen, echter, de parachute wordt opengeblazen, het vertragen van de ballon tot een beheersbare 22 mijl per uur (9,8 meter per seconde).

Veel tijd, weerballonnen worden gewoon afval na een reis naar de nabije ruimte. Als ballonnen een bijzonder sterke windstoot krijgen, ze kunnen honderden kilometers afleggen - ze kunnen overal landen, van een moerassig moeras tot de besneeuwde toppen van de Rocky Mountains. Helikopters sturen om elke dag bijna 200 weerballonnen op te halen die in de Verenigde Staten worden gelanceerd, past gewoon niet in het budget.

Echter, in elke radiosonde zit een grote gefrankeerde envelop. Als je ooit een oude weerballon tegenkomt, plaats het gewoon in de envelop en stop het in een brievenbus, en dagen later wordt het teruggestuurd naar de National Weather Service om opnieuw te vliegen.

Killer Ballonnen

In de afnemende dagen van de Tweede Wereldoorlog, het Japanse leger bond bommen op de bodem van weerballonnen en stuurde ze naar Canada en de Verenigde Staten. De Japanners dachten dat de ballonnen een golf van bosbranden en dodelijke explosies zouden veroorzaken, het vertragen van de Amerikaanse opmars over de Stille Oceaan. Japanse propaganda meldde dat de ballonnen 10 hadden gedood, 000 Amerikanen, maar in werkelijkheid, de enige chaos veroorzaakt was de dood van zes mensen.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

• Hoe heteluchtballonnen werken
• Hoe zeppelins werken
• Hoe UFO's Werken
• Hoe heliumballonnen werken
• Hoe helikopters werken
• Hoe vliegtuigen werken
• Hoe satellieten werken

bronnen

• Aerostar International Inc. "Lucht- en ruimtevaartproducten." (1 mei, 2011) http://www.aerostar.com/aerospace.htm
• Barry, Markering. "De officiële site van 'The Lawn Chair Pilot.'" (1 mei 2011) http://www.markbarry.com/lawnchairman.html
• Columbia wetenschappelijke ballonfaciliteit. "De CSBF-missie, Geschiedenis, en prestaties." 2006. (1 mei 2011) http://www.csbf.nasa.gov/mission.html
• Universiteit van Oost-Illinois. "Tools van de Atmosferische Wetenschapper." (1 mei, 2011) http://www.ux1.eiu.edu/~cxtdm/met/bbss.html
• Lasar, Mattheus. "Pas op met weerballonnen:big wireless wil jouw spectrum." 2010. (1 mei 2011) http://arstechnica.com/tech-policy/news/2010/10/watch-out-weather-balloons-big-wireless-wants-your-spectrum.ars
• Mullins, Justinus. "NASA ontwikkelt 'slimme' weerballonnen voor lanceerplaatsen." 23 mei 2007. (1 mei 2011) http://www.newscientist.com/article/dn11911-nasa-develops-smart-weather-balloons-for-launch-sites.html
• Nasa. "Een wilde rit op zoek naar meteoren." 14 april 1999. (1 mei 2011) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/1999/ast14apr99_1/
• Nationale Weerdienst. "Radiosonde-waarnemingen." (1 mei, 2011) http://www.ua.nws.noaa.gov/factsheet.htm
• National Weather Service Eastern Region Headquarters. "NWS Radiosonde-waarnemingen -- Factsheet." (1 mei, 2011) http://www.erh.noaa.gov/gyx/weather_balloons.htm
• National Weather Service Forecast Office Las Vegas Nevada. "Weerballonnen." (1 mei, 2011) http://www.wrh.noaa.gov/vef/kids/wxballoon.php
• National Weather Service Weather Forecast Office, Aberdeen, Zuid Dakota. "Feiten over weerballonnen." (1 mei, 2011) http://www.crh.noaa.gov/abr/?n=wxballoonfacts.php
• Renner, Jef. "Zijn weerballonnen ooit teruggevonden en hergebruikt, en worden er hier gelanceerd?" 25 mei, 2010. (1 mei 2011) http://www.king5.com/weather/weather-minds/Are-Weather-Balloons-ever-recovered-and-re-used-and-are-any-launched-here-94887169.html
• Wetenschapsvrienden. "Weerballongegevens gebruiken om de atmosferische temperatuur in kaart te brengen." 25 mei 2007. (1 mei 2011) http://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project_ideas/Weather_p013.shtml
• Scientific Sales Inc. "METEOROLOGISCHE/WEERBALLONS." (1 mei, 2011) http://www.scientificsales.com/Meteorological-Balloons-Weather-Balloons-Sounding-Balloon-s/25.htm
• Zuring, Charlie. "De Edge-of-Space-camera van $ 150:MIT-studenten verslaan NASA op bier-geldbudget." 15 september 2009. (1 mei 2011) http://www.wired.com/gadgetlab/2009/09/the-150-space-camera-mit-students-beat-nasa-on-beer-money-budget/
• SpaceQuotations.com. "Terugkijkend op de Earth Quotes." (5 mei, 2011) http://www.spacequotations.com/earth.html
• kachel, Ochtendgloren. "50 jaar na Roswell." Populaire wetenschap. Juni, 1997.
• Universiteit van Wisconsin-Madison Afdeling Oceanische en Atmosferische Diensten. "Radiosondes - Een bovenste luchtsonde." (1 mei, 2011) http://www.aos.wisc.edu/~hopkins/wx-inst/wxi-raob.htm
• Amerikaanse Centennial of Flight Commission. "Vroege wetenschappelijke ballonnen." (1 mei, 2011) http://www.centennialofflight.gov/essay/Lighter_than_air/early_scientific_balloons/LTA7.htm
• Amerikaanse Centennial of Flight Commission. "Radiosonde." (1 mei, 2011) http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/radiosonde/DI71.htm