Hoe Weerballonnen Werken

{h1}

Weerballonnen verzamelen belangrijke gegevens namens weerstations. Ontdek hoe weerballonnen bij WordsSideKick.com werken.

Bij een geïsoleerd weerstation in het midden van de Verenigde Staten komt een technicus tevoorschijn uit een kleine stenen schuur die een ballon vastpakt. Het is niet alleen een ballonballon, 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, trekt de enorme ballon tegen de hand van de wetenschapper met een kracht van ongeveer vier pond. In de andere hand grijpt de wetenschapper een radiosonde, een lichtgewicht kartonnen doos gevuld met wetenschappelijke instrumenten die aan de onderkant van de ballon is vastgemaakt. Hij schuift naar een lege open plek en geeft zachtjes de ballon en radiosonde vrij.

Terwijl de ballon wegwaait van de aarde, is de radiosonde al druk in de weer en straalt atmosferische informatie terug naar datacenters.

Na een uur is de ballon gestegen naar bijna 100.000 voet (30.480 meter). Dit is de stratosfeer, de voorlaatste atmosfeerlaag voor de ruimte. Hieronder worden de kenmerken van de aarde verdoezeld door een dikke laag wolk. Hierboven is de blauwe lucht vervaagd tot donker zwart. Het is een prachtig gezicht, dat slechts door een handvol astronauten en testpiloten wordt gezien.

Voor de ballon zijn deze adembenemende uitzichten de laatste momenten. Gedurende de hele beklimming is de ballon aan het uitbreiden. Het is misschien bescheiden begonnen, maar nu, met een hoogte van bijna 18 mijl (29 kilometer), is de ballon zo groot geworden als een bewegende vrachtwagen. Tot zijn limiet uitgerekt barst het dunne synthetische rubber van de ballon en stuurt de kleine radiosonde terug naar de aarde. Binnen enkele seconden vangt de wind een kleine, oranje parachute op en vertraagt ​​de afdaling van het apparaat. Uren later - en honderden kilometers van waar het voor het eerst is opgetild - raakt de weerballon de grond.

Elke dag ondernemen honderden weerballonnen over de hele wereld deze dramatische, bijna ruimtevaartreis. Meer dan 70 jaar nadat wetenschappers de eerste experimentele weerballon hebben verzonden, blijven ze de werkpaarden van moderne meteorologische voorspellingen. Of het nu een tornado-waarschuwing is of het weerbericht op het nieuws van 6 uur, weerballonnen zijn wat mensen op de grond houdt afgestemd op de meteorologische werking van de bovenste atmosfeer.

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

Gebruik van weerballonnen

In 1785 vertrok de Franse ballonvaarder Jean-Pierre Blanchard van Parijs op een recordbrekende reis over het Kanaal. Tagged voor de rit was John Jeffries, een Amerikaanse arts die bekend staat om zijn liefhebberij bij weersobservatie. In de lucht boven Noord-Europa hoopte Jeffries enkele van de allereerste metingen van de bovenste atmosfeer te registreren. Toen de ballon gevaarlijk dichtbij kwam om tegen het Engelse Kanaal te botsen, werd Jeffries echter gedwongen zijn uitrusting overboord te werpen om de lading lichter te maken.

Tegenwoordig doen weerballonnen het grootste deel van het werk voor ons, waardoor de experts veilig op de grond blijven. Alleen al in de Verenigde Staten worden weerballonnen twee keer per dag vanaf 92 weerstations gelanceerd. Dit komt neer op een totaal van 67.160 ballonnen per jaar. Wereldwijd vertrouwen meer dan 900 weerstations op dagelijkse lanceringen van weerballonnen.

Het is bijna onmogelijk om het weer te voorspellen zonder de omstandigheden van de bovenste atmosfeer te kennen. Het kan zonnig en stil zijn op zeeniveau, maar op 18.000 voet (5.486 meter) zou een zwak stormsysteem snel iets gevaarlijker kunnen worden. Door reguliere squadrons ballonnen op te sturen om de condities van de bovenste atmosfeer te meten, kunnen meteorologen de opstartstormen in de gaten houden.

Een eeuw geleden konden wetenschappers het weer alleen voorspellen op basis van metingen op de grond. Met zo'n beperkte dataset kunnen meteorologen het weer een paar uur later voorspellen. Met weerballonnen kunnen wetenschappers de weersomstandigheden dagen van tevoren uitrekenen.

Deze informatie voorkomt niet alleen joggers uit de regen - het redt levens. Weersgegevens op grote hoogte zijn van cruciaal belang voor het voorspellen van tegemoetkomende natuurrampen zoals tornado's, onweersbuien of plotselinge overstromingen. Dankzij weerballonnen kunnen functionarissen uren voordat een weerbericht toeslaat hulpgoederen en hulpdiensten naar een getroffen gebied verjagen.

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

Al snel waren andere hobbyisten aan het cobbelen met hun eigen camera's in de buurt van de ruimte. Natuurlijk waarschuwen Yeh en Lee dat het lanceren van dingen in de stratosfeer gevaarlijk kan zijn [bron: Project Icarus]. Als het niet is uitgerust met de juiste parachutes, kan een amateur-weerballon een dodelijk projectiel worden als het 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 begint met het bouwen van je eigen wetenschapproject op grote hoogte, moet je ervoor zorgen dat je alle juiste voorzorgsmaatregelen in acht neemt.

Speciaal ontworpen hoge hoogte ballonnen worden ook vaak gebruikt door NASA om experimenten in de buurt van de ruimte uit te voeren. Tijdens een meteorenregen kan een ballon op grote hoogte kosmisch stof verzamelen dat wordt uitgestoten door de passerende ruimteresten. Strand ball-sized "slimme" ballonnen zijn gelanceerd om de weersomstandigheden rond NASA-faciliteiten bij 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.

We zullen de componenten van een weerballon van dichtbij bekijken op de volgende pagina.

Balloon Ride

Waarom laten radiosondes al het plezier? In juli 1982 bond vrachtwagenbestuurder Larry Walters 42 weerballonnen aan een tuinstoel met als doel om uit Los Angeles te vliegen, de windstromen over de woestijn te volgen en veilig uit te rusten in de Rocky Mountains. De ballonnen hadden meer hijskracht dan Walters had verwacht, en binnen enkele minuten was zijn vliegende gazonstoel opgeschoten tot een kille 16.000 voet (4.879 meter). Gelukkig had Walters een luchtgeweer aan boord en kon hij enkele ballonnen afschieten, veilig afdalend in een achtertuin in Long Beach, Californië.

Onderdelen van een weerballon

Af en toe wordt een Amerikaanse huiseigenaar wakker om een ​​gebruikte weerballon in zijn of haar achtertuin te vinden. Het is een raar gezicht: gescheurde stroken neopreen, verwarde koorden, een gekreukelde parachute en een kleine kartonnen doos. Het is geen verrassing dat weerballonnen vaak worden aangezien voor buitenaards ruimtevaartuigen.

De kerncomponent van de hele assembly is de radiosonde, een schoenendoos ter grootte van een kartonnen doos vol met drie elementaire atmosferische instrumenten:

  • Thermistor. Een met keramiek bedekte metalen staaf die fungeert als een rudimentaire thermometer.
  • Hygristor. Een kleine schuif die dienst doet als een vochtigheidssensor. De dia is bekleed met lithiumchloride (LiCl) film, waarvan de elektrische weerstand verandert op basis van de omringende luchtvochtigheid.
  • aneroïde barometer barometer. Een kleine metalen bus gevuld met lucht die de luchtdruk meet. Naarmate de luchtdruk eromheen op grotere hoogten afneemt, zet de bus uit, waardoor een sensor wordt geactiveerd.

De radiosonde heeft ook een radio-zender met laag vermogen om gegevens van alle drie instrumenten terug te sturen naar ontvangers op de grond. Een kleine batterij levert stroom aan de radiosonde.

Het voordeel van een radiosonde is dat wetenschappers het apparaat niet hoeven op te halen om weergegevens te verkrijgen. In de jaren 1920 en '30, toen meteorologen vliegers of vliegtuigen gebruikten om de weersgegevens in de lucht te meten, moesten specialisten wachten tot het vliegtuig was aangeraakt of de vlieger was ingerold voordat ze weerberekeningen konden maken.

Het geheel in de lucht 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 startstation. Waterstof is goedkoper, heeft een beter hefvermogen en kan gemakkelijk uit water worden gewonnen. Waterstof is echter ook zeer ontvlambaar - een feit dat veel explosie-schuwe weerstations ertoe heeft aangezet om in plaats daarvan helium te gebruiken.

Al met al kost een complete weerballon-assemblage ongeveer een paar honderd dollar. Een hooggelegen raket, aan de andere kant, kan enkele honderdduizenden dollars kosten voor slechts één enkele vlucht. Zelfs een vliegtuigvlucht op grote hoogte kan duizenden dollars per uur kosten. De relatieve goedkoopheid van weerballonnen is wat hen tot nu toe als startpunt heeft gemaakt voor het vastleggen van weersgegevens gedurende meer dan zes decennia.

Close Encounters

Met zoveel duizenden weerballonnen die de hemel bedolven, is het onvermijdelijk dat sommigen worden aangezien voor buitenaardse ruimtevaartuigen. De meest spraakmakende zaak was in juli 1947, toen militaire functionarissen in Roswell, N.M., de wereld verblufden met berichten dat ze de resten van een 'vliegende schijf' hadden hersteld. Later bleek echter uit rapporten van de overheid dat het puin afkomstig was van een uiterst geheime experimentele ballon die werd gebruikt om Sovjet-kernproeven te monitoren.

Weerballon lanceert

In een geïsoleerd veld in het midden van Australië vulden NASA-functionarissen langzaam een ​​enorme heliumballon op die een gammastraling telescoop van $ 2 miljoen naar de bovenste atmosfeer zou voeren. De locatie was perfect voor een ballonlancering: vlak, droog en helder. Voordat de ballon volledig werd opgeblazen, ving een plotselinge windvlaag de ballon op en stuurde deze over het landschap. Bemanningsleden renden voor hun leven toen de telescoop tegen een nabijgelegen SUV sloeg en door een hek scheurde voordat hij zich in een hoop verder dan 150 meter verderop versplinterde.

Van de vele dingen die tijdens een ballonlancering mis kunnen gaan, is een spoor van vernietiging natuurlijk een van de ergste. De meeste weerballonnen daarentegen worden zonder problemen gelanceerd. In de Verenigde Staten hebben weerstations meestal een eigen stal die speciaal is gebouwd voor het opblazen van de ballon. Om een ​​ballon voor te bereiden voor de lancering, zal een technicus eerst de ballon aan een spuitmond bevestigen en deze met helium of waterstof vullen. Terwijl hij vult, test hij de batterij van de radiosonde, stemt hij de radioapparatuur af en bevestigt hij het geheel samen met een stuk nylon koord.

Zodra de ballon is opgeblazen tot ongeveer de grootte van een yogabal, bindt de technicus hem af en laat hem naar buiten gaan. Terwijl hij de ballon op korte afstand van bomen, hoogspanningslijnen en andere obstakels loopt, zal hij hem eenvoudig een lichte duw naar boven geven.

Zodra de ballon begint te drijven, gaat de radiosonde aan het werk, waarbij gegevens naar computers op de grond worden gestuurd. In realtime zetten deze computers de gegevens uit in driedimensionale weermodellen en sturen ze deze naar weerstations in het hele land. Technici op de grond volgen ondertussen de stijgende ballon met radarapparatuur. Door de zijwaartse beweging van de oplopende ballon te noteren, kunnen ze de windsnelheid en -richting op verschillende hoogten berekenen.

Er is een reden waarom weerballonnen niet zomaar in de ruimte zweven. Terwijl de ballon verder van de aarde weg beweegt, is er minder lucht om tegen de buitenkant van de ballon te duwen. Met minder luchtdruk om het in te dammen, wordt het gas in de ballon groter naarmate de hoogte stijgt.De ballon kan echter alleen zoveel uitzetten en zal meestal barsten op hoogten boven 24,1 kilometer (24,1 kilometer), ongeveer drie keer hoger dan de Mount Everest.

Als de radiosonde eenvoudig naar de aarde mocht vallen, zou dit dodelijke ravage aan menselijke nederzettingen hieronder kunnen veroorzaken. Daarom heeft elke weerballon een kleine parachute verbonden met het koord dat de radiosonde met de ballon verbindt. Terwijl de ballon opstijgt, blijft de parachute gevouwen door de neerwaartse luchtstroom. Wanneer het samenstel begint af te dalen, wordt de parachute echter opengeblazen, waardoor de ballon wordt vertraagd tot een beheersbare 22 mijl per uur (9,8 meter per seconde).

Een groot deel van de tijd worden weerballonnen gewoon een nestje na een reis naar de nabije ruimte. Als ballonnen een bijzonder sterke windvlaag opvangen, kunnen ze honderden kilometers afleggen - ze raken overal van een moerassig veengebied naar de besneeuwde toppen van de Rocky Mountains. Het verzenden van helikopters om bijna 200 weerballonnen op te vangen die elke dag in de Verenigde Staten worden gelanceerd, staat simpelweg niet in het budget.

Binnen elke radiosonde is echter een grote portokosten-enveloppe. Als je ooit een oude weerballon tegenkomt, plaats hem dan gewoon in de envelop en gooi hem in een brievenbus, en dagen later wordt hij teruggestuurd naar de Nationale Weerdienst om weer te vliegen.

Killer-ballonnen

In de laatste dagen van de Tweede Wereldoorlog bonden de Japanse militairen bommen op de bodem van de weerballonnen en stuurden ze naar Canada en de Verenigde Staten. De Japanners dachten dat de ballonnen een golf van bosbranden en dodelijke explosies zouden starten, waardoor de Amerikaanse opmars door de Stille Oceaan zou vertragen. Japanse propaganda meldde dat de ballonnen 10.000 Amerikanen hadden gedood, maar in werkelijkheid veroorzaakte de dood van zes mensen de enige chaos.


Video Supplement: Opbouw van het meetproject CINDI-2 bij de KNMI-meetmast Cabauw..




Onderzoek


'Dode' Diepzee-Openingen Met Het Leven
'Dode' Diepzee-Openingen Met Het Leven

Vulkanen Kunnen De Kleine Ijstijd Hebben Gewekt
Vulkanen Kunnen De Kleine Ijstijd Hebben Gewekt

Science Nieuws


Nature: The Master Medicine-Maker
Nature: The Master Medicine-Maker

Kijk Hoe De Geluidstralen Van Een Raket Een Regenboog In Stukjes Scheuren
Kijk Hoe De Geluidstralen Van Een Raket Een Regenboog In Stukjes Scheuren

Hoe Botsingen In De Ruimte Werken
Hoe Botsingen In De Ruimte Werken

Meteor Radar? Zonne-Wind Kan Helpen Om De Gevolgen Te Voorspellen
Meteor Radar? Zonne-Wind Kan Helpen Om De Gevolgen Te Voorspellen

Wat Als Het Supercontinent Pangaea Nog Nooit Was Gebroken?
Wat Als Het Supercontinent Pangaea Nog Nooit Was Gebroken?


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com