Воздушный шар: почему он летает?
Наверное многие, увидев красивый, яркий и красочный аэростат, хоть раз в жизни думали: «Вот бы и мне летать на воздушном шаре!» А почему же все таки возможен полет человека над землей? Какая сила держит его в воздухе?
Еще в XVIII веке были открыты два принципа, дающие возможность человеку подняться в воздух на шаре – подогретый воздух и водород (об этом читайте в Истории первых воздушных шаров). Аэростат поднимается в воздух подчиняясь закону Архимеда: благодаря разнице между весом воздуха, вытесненного оболочкой шара, и весом газа, находящегося внутри оболочки, возникает определенная подъемная сила. Чем больше разница – тем большей подъемной силой обладает аэростат.
Чем выше поднимается аэростат, тем меньшей становится сила давления воздуха. Газ внутри шара расширяется и возникает опасность разрыва оболочки. Для того чтобы избежать этой проблемы аэронавты оставляют открытой трубочку, через которую шар наполнялся газом. Но при потере газа (который выталкавается из оболочки при расширении) шар утрачивает свою подъемную силу и для поддержания высоты воздухоплаватели вынуждены облегчать гондолу, сбрасывая балласт – мешки с песком.
Стоит заметить, что практически все элементы воздушного шара, используемые сейчас, придумал Шарль (почему именно его, а не братьев Монгольфье, многие и считают изобретателем аэростатов). Он первый применил песок в качестве балласта, использовал барометр для измерения высоты, придумал веревочную сеть, которой охватывается шар и регулируется весовая нагрузка, а также изобрел клапан и воздушный якорь. Шары конструкции Шарля практически без изменений используются по сей день.
Для того чтобы успешно летать на воздушном шаре нужно не только уметь взлететь, но и приземлиться. И именно посадка является наиболее опасной частью путешествия. Для завершения полета Шарль изобрел несколько приспособлений. Во-первых, это специальный клапан, через который аэронавт понемногу выпускает газ из оболочки. Перед самым касанием гондолой земли открывается большое отверстие для выхода газа, чтобы избежать волочения корзины по земле. Для использования в экстренных ситуациях имеется разрывное устройство, которое позволяет очень быстро выпустить газ из шара.
Для того чтобы уменьшить скорость спуска применяется гайдроп. Этот толстый канат длиной 60-100 метров выбрасывается на землю перед приземлением. Вес аэростата уменьшается (за счет веса лежащего на земле каната) и опускание становится более плавным и умеренным. При умелом использовании газовыпускающего клапана, балласта и каната воздухоплаватели могут успешно контролировать взлет, путешествие и приземление аэростата.
Статья подготовлена по материалам книги: К. Рыжов «100 великих изобретений», 2006 г.
