气象气球为什么不离开大气中永久吗?

Question

我在读关于气象气球和文章说,气象气球的航班通常持续约两个小时。当我抬起头,为什么一些文章说,当气球得到足够高的大气中,低压引起的气球,气球内的氢或氦扩大,直到气球爆炸。

我的问题是:如果气象气球总是流行达到一定高度时,他们为什么不确保气球携带有效载荷,太重了,气球达到这一高度(或少放氢)。如果这些气象学家等使用,岂不是便宜让气球在天空中,而不是不断地把新的了?

Answer 1

除了无线电探空仪在几个小时做一个提升,也有driftsondes在大气中停留数天或数周,通常与他们的浮力设置跟踪一个特定的压力水平。他们通常携带有效载荷下投式探空仪可以部署定期做抽样的方式,就像一个无线电探空仪的路上。因为这些是更大、更昂贵的比无线电探空仪平台,它们通常用于有针对性的现场活动,特别是在地方很难推出大量的无线电探空仪。总结,看到科恩et al (2013)https://doi.org/10.1175/bams - d - 12 - 00075.1,在外围地参与他们提到的运动之一,我回应他们的评论:

像飞机下投式探空仪系统,现场实验使用driftsondes涉及大量成本,需要提前规划。它可能需要数月时间理解可能飞行路径和许多国家获得飞越权限。如果一个气球飘飞越领空附近区域没有被授予权限,那么它必须减少。

在额外的困难,一般driftsondes不能永久停留在空中的原因包括

• 所有气球漏气,所以他们不能无限期地停留在空中
• 气球材料恶化,尤其是在极端温度
• 仪器需要电力,太阳能电池板增加重量和复杂性
• 有限数量的下投式探空仪上,尽管这并不是唯一的类型的负载

我注意到(但不太了解)最近STRATEOLE-2 driftsonde (hasse还等,2018;https://eos.org/science updates/around - -世界- 84天)可以在空中停留三个月左右,这意味着它可以在赤道圈三次。

Answer 2

这取决于每一个气象气球是测量;他们捕获的数据。

大多数气象气球释放特定时间在24小时周期。这种气球测量高度、温度、气压、湿度等上升穿过大气层。这个数据是用来获得数据截面穿过大气层。这允许气象学家获得一个更好的主意是什么发生在大气层的过程中。

一旦气球提供这个数据他们做他们的工作。不断提供的数据为一个特定的地平线在大气中,一旦气球已经达到他们的最终高度是不像知道有用的数据在不同的海拔。

Answer 3

这有几个原因。其中一个是空中交通问题。大气的部分(即有趣的天气troposhere和更低的平流层)也发生在几乎所有飞机的飞行。这就是为什么空中交通管制通知和航行通告(通知飞行员,或者像美国现在称之为,通知空中任务)发行时将气象气球操作。对于一个正常的气球,气球只会在几分钟内保持在有潜在危险的海拔(且仅几分钟,最多的海拔空中交通密度,)所以在发射计划空中交通不是太大的问题。然而,如果气球住在海拔不断收集有用的信息,它也会不断空中交通的危害。

一个额外的原因,正如其他答案提到的,是气象气球发射的目的是收集数据所有海拔至少从表面到平流层的更低的部分,而不仅仅是一个高度。所以,气球上升阶段的飞行组成主要是紧随其后的是终止功能,不是一个错误。无线电探空仪连接到气球收集数据,如环境温度、露点、空气压力、风力大小,和所有海拔的风向。这些信息然后艾滋病气象学家在决定各种有用的信息,如降水总量预测,潜在的雷暴发展什么类型(如果有的话)的降水预计将表面,以及在高海拔(航空天气预报)深度不同的气团在锋面过境,高空风,急流的位置,方向,大小,等等。无线电探空仪收集的数据是这样的:

最近从NWS气象气球从纳什维尔发射无线电探空仪数据,TN。
气压单位左边毫巴(公里高度红色。)
来源:国家气象局

此外,气球受风。很多的风。让他们滞留在一个地方相对于地面并不容易,尤其是在大气的部分有趣的天气观察,通常有非平凡的高空风,即使风主要是在表面平静。无线电探空仪的数据在上面的照片中,高空风测量约118节(每小时136英里或219 km / h)在这个特定的发射。根据美国国家气象局,甚至正常的气球发射可以漂移高达125英里(200公里)在飞行。如果你让气球股份“无限期,那么他们不会呆在你希望他们长,至少不是在大气中有趣的部分。为了产生可靠的,可比记录,气球需要在指定的时间从同一位置在地上。当然,您可以使气球在地上为了让他们留在一个基本固定的位置,但是i足够长的时间来达到20公里/ 65000英尺左右并不实用,也极大地放大了对空中交通风险。

Answer 4

绝大多数的气象气球的设计收集垂直的地球大气层的性质。,不可能停留在空中的气球或多或少固定的高度。美国单独发射每天成百上千的气象气球上升,上升,上升,但后来流行。是有意的。有效载荷可能需要一个降落伞,本身并不像气球。它的工作就是在出现。

Answer 5

有诸如零压力气球,薄,柔软,和不是一个连续的封闭空间,所以他们自动平衡压力和工作得这样像一个氦降落伞。

理论上如果你可以做一个不透水材料100%氦原子,并使其在零压力的形式因素,并防止任何动荡可能会分散和失去氦的开口端,你会有一个永远漂浮的气球。

这种材料还必须能够承受极端温度和辐射。也因为他们会悬停如此接近空间小碎片刺穿这将是一个真正的威胁以及粒子不会少得通过大气层,因此有机会打气球之前烧起来。

所以不可能呢?不。成本效益?甚至没有关闭。

还会发生什么如果你有任何设备故障或想要下来随着新技术的发展?当然你可以有一个机械驱动装置导致通货紧缩,如果不是发生故障;

在所有水平总的来说不切实际。

但是,并非不可能。

Answer 6

1. 没有气球可以无限期地熬夜。气体泄漏的气球,气球慢慢地沉入空中交通乐队,然后一路向下,同时将佳人。

大气球做的更好的材料将保持更长时间,但他们应该设计一个控制血统为了防止空中交通干扰。

2. 气球从新闻并不是一个典型的气象气球。

典型的气象气球被用来迅速(在几小时内)测量大气热剖面(和其他一些数据高度相关),然后他们流行和跌倒。多,小得多,通常在2公斤以内的范围。电子负载的电源是一个小电池,只有这么多汁来维持目标任务所以没有点离开。

使他们更大、更重的只会使他们更加危险的没有明显的收益。