Hava Durumu Balonları Nasıl Çalışır?

hava balonu

1785’te Fransız baloncu Jean-Pierre Blanchard, Paris’ten Manş Denizi’nde rekor kıran bir yolculuğa çıktı. Hava durumu gözlemiyle uğraşmasıyla tanınan Amerikalı bir doktor olan John Jeffries de yolculuk için eşlik ediyordu. Jeffries, Kuzey Avrupa’nın üzerindeki gökyüzünde, üst atmosferin ilk ölçümlerinden bazılarını kaydetmeyi umuyordu. Ancak, balon İngiliz Kanalı’na çarpmaya tehlikeli bir şekilde yaklaştığında Jeffries, yükü hafifletmek için ekipmanını denize atmak zorunda kaldı.

Bugün, hava balonları bizim için işin çoğunu yapıyor ve uzmanların güvenli bir şekilde yerde kalmasına izin veriyor. Yalnızca Amerika Birleşik Devletleri’nde 92 hava istasyonundan günde iki kez hava durumu balonları fırlatılıyor. Bu, yılda toplam 67.160 balona denk geliyor. Dünya çapında 900’den fazla hava istasyonu, günlük hava balonlarının fırlatılmasına güveniyor.

Üst atmosferin koşullarını bilmeden hava durumunu tahmin etmek neredeyse imkansız. Deniz seviyesinde güneşli ve sessiz olabilir, ancak 18.000 fitte (5.486 metre), zayıf bir fırtına sistemi yakında daha tehlikeli bir şeye dönüşebilir. Meteorologlar, üst atmosferin koşullarını ölçmek için düzenli balon filoları göndererek, büyüyen fırtınaları takip edebilirler.

Bir asır önce, bilim adamları sadece yerde yapılan ölçümlerden hava durumunu tahmin edebiliyorlardı. Bu kadar sınırlı bir veri setiyle, meteorologların yapabileceği en iyi şey, birkaç saat ilerideki hava durumunu tahmin etmektir. Ancak hava durumu balonlarıyla bilim adamları, hava koşullarını günler öncesinden planlayabilirler.

Bu bilgi sadece koşucuları yağmurdan uzak tutmaz, hayat kurtarır. Yüksek irtifa hava durumu verileri, kasırga, gök gürültülü fırtına veya ani sel gibi yaklaşmakta olan doğal afetleri tahmin etmek için kritik öneme sahiptir. Hava durumu balonları sayesinde yetkililer, bir hava felaketi başlamadan saatler önce etkilenen bölgeye malzeme ve acil durum personelini karıştırabilir.

Model roketler ve uzaktan kumandalı uçaklar gibi, hava balonları da hobi pazarına girmiştir. 2009 yılında, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü bilim adamları Oliver Yeh ve Justin Lee, Dünya’nın yüksek rakımlı bir fotoğrafını 150 dolardan daha düşük bir fiyata çekmek için bir hava balonu, bir soğutucu, bir cep telefonu ve bir dijital kamera kullandılar.

Kısa süre sonra, diğer hobiler kendi yakın uzay kameralarını bir araya getiriyorlardı. Tabii ki, Yeh ve Lee bir şeyleri stratosfere fırlatmanın tehlikeli olabileceği konusunda uyarıyorlar [kaynak: Icarus Projesi ]. Uygun paraşütlerle donatılmamışsa, amatör bir hava balonu, kentsel bir alana düşerse ölümcül bir mermiye dönüşebilir. Balonlar, yanından geçen bir uçağın jet motorlarına çekilerek de bir felakete neden olabilir. Kendi yüksek irtifa bilim projenizi inşa etmeye başlarsanız, tüm uygun önlemleri aldığınızdan emin olun.

Özel olarak tasarlanmış yüksek irtifa balonları da NASA tarafından uzaya yakın deneyler yapmak için sıklıkla kullanılmaktadır . Bir meteor yağmuru sırasında, yüksek irtifa balonu geçen uzay kayalarının yaydığı kozmik tozu toplayabilir. Bir roket fırlatmadan önce NASA tesisleri çevresindeki hava koşullarını takip etmek için plaj topu büyüklüğünde akıllı balonlar fırlatıldı NASA, Mars’ın etrafındaki atmosferi araştırmak için yüksek irtifa balonları göndermekle bile oynadı

Zaman zaman, Amerikalı bir ev sahibi arka bahçesinde boş bir hava balonu bulmak için uyanır. Tuhaf bir manzara: yırtık pırtık neopren şeritler, birbirine dolanmış kordonlar, buruşuk bir paraşüt ve küçük bir karton kutu. Hava balonlarının genellikle dünya dışı uzay araçlarıyla karıştırılması şaşırtıcı değil .

Tüm düzeneğin temel bileşeni, üç temel atmosferik enstrümanla paketlenmiş ayakkabı kutusu büyüklüğünde bir karton kutu olan radiosonde’dir :

T Hermistor . Temel bir termometre görevi gören seramik kaplı metal bir çubuk.
H ygristor . Nem sensörü görevi gören küçük bir sürgü. Slayt, elektrik direnci çevredeki neme bağlı olarak değişen lityum klorür (LiCl) filmiyle kaplanmıştır.
Aneroid barometresi . Hava basıncını ölçen hava ile dolu küçük bir metal kutu. Yüksek rakımlarda etrafındaki hava basıncı azaldıkça, teneke kutu genişleyerek bir sensörü tetikler.
Radiosonde ayrıca, üç cihazdan gelen verileri yerdeki alıcılara geri aktarmak için düşük güçlü bir radyo vericisine sahiptir. Küçük bir pil, radyosonda güç sağlar.

Bir radyosonde’nin avantajı, bilim adamlarının hava durumu verilerini elde etmek için cihazı geri almalarına gerek olmamasıdır. 1920’lerde ve 30’larda, meteorologlar üst atmosfer hava verilerini ölçmek için uçurtma veya uçak kullandıklarında, uzmanların hava durumu hesaplamaları yapmaya başlamadan önce uçağın yere inmesini veya uçurtmanın sarılmasını beklemesi gerekecekti.

Tüm düzeneği havada tutmak , sentetik bir kauçuk olan neoprenden yapılmış büyük bir balondur . Balonlar, bireysel fırlatma istasyonunun tercihlerine bağlı olarak helyum veya hidrojen ile doldurulur. Hidrojen daha ucuzdur, daha iyi kaldırma kapasitesine sahiptir ve sudan kolayca çıkarılabilir. Bununla birlikte, hidrojen aynı zamanda çok yanıcıdır – patlamaya karşı utangaç birçok hava istasyonunu bunun yerine helyum kullanmaya iten bir gerçektir.

Toplamda, tam bir hava balonu montajı birkaç yüz dolara mal olur. Yüksek irtifa roketi ise tek bir uçuş için birkaç yüz bin dolara mal olabilir. Yüksek irtifalı bir uçak uçuşu bile saatte binlerce dolara mal olabilir. Hava balonlarının görece ucuzluğu, onları altmış yılı aşkın süredir hava durumu verilerini kaydetmek için başvurulan cihaz haline getiren şeydir.

Avustralya’nın ortasındaki izole bir alanda, NASA yetkilileri , 2 milyon dolarlık bir gama ışını teleskopunu üst atmosfere taşıyacak devasa bir helyum balonunu yavaşça şişirdi . Konum, bir balon fırlatmak için mükemmeldi: düz, kuru ve berrak. Ancak balon tamamen şişirilmeden önce, ani bir rüzgar balonu yakaladı ve onu kırsal bölgelere fırlattı. Teleskop yakındaki bir SUV’ye çarpıp bir çitin içinden geçip 492 fitten (150 metre) daha uzaktaki bir yığın haline gelmeden önce mürettebat üyeleri hayatları için koştu.

Bir balonun fırlatılması sırasında ters gidebilecek pek çok şey arasında, bir yıkım izi bırakmak, açıkçası en kötülerinden biridir. Öte yandan çoğu hava balonu sorunsuz bir şekilde fırlatılır. Amerika Birleşik Devletleri’nde, meteoroloji istasyonları genellikle özellikle balon şişirme amacıyla inşa edilmiş bir yerinde kulübeye sahip olacaktır. Bir balonu fırlatmak üzere hazırlamak için, bir teknisyen önce balonu bir ağızlığa sabitleyecek ve onu helyum veya hidrojen ile doldurmaya başlayacaktır. Dolduğunda, radyosonde’nin pilini test eder, radyo ekipmanını ayarlar ve tüm düzeneği bir uzunluktaki naylon kordonla birbirine bağlar.

Balon bir yoga topu büyüklüğünde şiştiğinde, teknisyen onu bağlar ve dışarı çıkarır. Balonu ağaçlardan, güç hatlarından ve diğer engellerden kısa bir mesafede yürürken, basitçe yukarı doğru hafifçe itecektir.

Balon yüzmeye başlar başlamaz, radiosonde çalışmaya başlar ve verileri yerdeki hava durumu bilgisayarlarına gönderir. Gerçek zamanlı olarak, bu bilgisayarlar verileri üç boyutlu hava durumu modelleri halinde çiziyor ve ülke çapındaki hava istasyonlarına gönderiyor. Yer teknisyenleri ise yükselen balonu radar ekipmanları ile takip ediyor. Yükselen balonun yana doğru hareketini not ederek, farklı irtifalarda rüzgar hızını ve yönünü hesaplayabilirler.

Hava balonlarının sadece uzaya doğru yüzmemesinin bir nedeni var. Balon Dünya’dan uzaklaştıkça, balonun dışına itilecek daha az hava vardır. Onu dizginlemek için daha az hava basıncı ile, balonun içindeki gaz rakımı yükseldikçe genişler. Bununla birlikte, balon ancak bu kadar genişleyebilir ve tipik olarak 15 milin (24,1 kilometre) üzerindeki yüksekliklerde patlayacaktır – Everest Dağı’ndan yaklaşık üç kat daha yüksek.

Radyosondun yeryüzüne düşmesine izin verilirse, aşağıdaki insan yerleşimlerinde ölümcül hasara yol açabilir. Bu nedenle, her bir hava balonunda, radyosondu balona birleştiren kordona bağlı küçük bir paraşüt bulunur. Balon yükselirken, paraşüt aşağıya doğru olan hava akımıyla katlanmış olarak kalır. Bununla birlikte, montaj alçalmaya başladığında, paraşüt uçarak açılır ve balonu saatte 22 mil (saniyede 9,8 metre) yönetilebilir bir hızda yavaşlatır.

Çoğu zaman, hava durumu balonları yakın uzay yolculuğundan sonra çöp haline gelir. Balonlar özellikle kuvvetli bir rüzgâr yakalarsa, birkaç yüz mil yol kat edebilirler – bataklık bir bataklıktan Rocky Dağları’nın karlı zirvelerine kadar her yere inebilirler. Amerika Birleşik Devletleri’nde her gün fırlatılan yaklaşık 200 hava balonunu almak için helikopter göndermek bütçeye dahil değil.

Bununla birlikte, her radyosonde içinde büyük bir posta ücreti ödenmiş zarf bulunur. Eski bir hava balonuyla karşılaşırsanız, onu zarfın içine koyun ve bir posta kutusuna koyun ve günler sonra tekrar uçmak için Ulusal Hava Durumu Hizmetine iade edilir.

Share:

Author: trhava