第050 期

为什么热气球会上天?

Why do hot air balloons rise?

热空气更轻

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热空气更轻

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主题引入

热气球下面挂着一个小篮子,上面顶着一个圆滚滚的大气囊。点火以后,它居然能慢慢离开地面,像一盏会飞的大灯笼。明明没有翅膀,也没有螺旋桨,它为什么能往天上跑?

常见误解

很多人以为火焰像一只大手,把热气球往上推。其实火焰并不直接把气球推上天;它主要负责把气囊里的空气加热。 热气球也不是“热了就自动往上飞”。关键是气囊里的空气被加热后,变得比周围冷空气轻,周围更重的空气就会把它托起来。

核心原理

空气看不见,但它有重量,也会占地方。热气球的气囊里装满空气,燃烧器把里面的空气加热后,空气分子跑得更快、彼此离得更开。同样大小的一团空气里,热空气装的分子更少,所以密度更小,也就是更轻。 气囊外面的冷空气比较重。气球挤开周围空气后,会受到一个向上的浮力。如果“外面被挤开的冷空气”比“热气球、篮子和里面的热空气”更重,浮力就能把热气球托上去。 飞行员想上升,就多加热一点,让气囊里的空气更轻;想下降,就减少加热,或打开气囊顶部的放气口,让热空气慢慢跑出去。这样气球里的空气冷一些、重一些,热气球就会降下来。

生活应用

你可以把热气球想成一艘漂在“空气海洋”里的船。轮船靠排开水得到浮力,热气球靠排开空气得到浮力。只是空气比水轻得多,所以热气球需要一个特别大的气囊,才能托起篮子和乘客。 热气球通常在早晨或傍晚飞行,因为这时空气更平稳、天气比较凉。强风、雷雨或不稳定气流都会让飞行变得困难,所以飞行员会认真看天气。

延伸知识

氦气球也能上天,但它和热气球的办法不一样。氦气本来就比空气轻,不需要火焰加热;热气球则是把普通空气加热,让它暂时变得更轻。 热气球的方向不太像汽车那样可以随意转弯。飞行员会寻找不同高度、不同方向的风,靠升高或降低来“换一条风路”。

一句话总结

热气球会上天,是因为气囊里的空气被加热后变轻,周围更重的冷空气产生浮力把它托起来。