за счет чего воздушный шар поднимается вверх
Почему пассажирский воздушный шар летает
Любовь Карась
Пассажирские воздушные шары, или аэростаты, интересны с точки зрения физики тем, что они, по сути, оказываются легче воздуха. Принцип его действия основан на законе Архимеда. Т&Р объясняют, почему и как пассажирские воздушные шары взлетают.
Что наполняет воздушный шар
Первый воздушный шар запустили братья Монгольфье, он весил 140 кг, поднялся на высоту более 1,5 км и пролетел 2,5 км
Сила Архимеда ( выталкивающая сила ) действует в жидкостях (например, воде), и в газах. Из-за того, что плотность воздуха (1,29 кг/м³) меньше воды (1000 кг/м³), выталкивающая сила незначительна. Иными словами, сила тяжести оказывается сильнее выталкивающей силы воздуха, поэтому предметы не так легко «вытолкнуть».
Сам шар должен быть огромным, чтобы в нем содержалось большее количество легкого газа, так как сама по себе выталкивающая сила воздуха невелика. Горячий воздух имеет меньшую плотность, чем холодный, и он также поднимается вверх. Горячий воздух, в отличие от, например, гелия, безопасен. Его легко можно обеспечить газовыми горелками, которые установлены под отверстием в нижней части шара. Без нагрева шары будут постепенно опускаться.
Как взлетает шар
Воздушный шар лежит на боку. Воздух начинает нагреваться с помощью горелок.
Воздух внутри оболочки нагревается и раздувается.
Горячий воздух находится на самом верху и опускается вдоль стенок.
Холодный воздух выталкивается через горловину шара, вес самой оболочки уменьшается, и шар поднимается.
Уменьшая и увеличивая температуру, пилоты регулируют высоту.
Воздушный шар начинает снижаться, когда заполняющий его воздух охлаждается.
Для быстрой посадки пилоты могут выпустить горячий воздух через отверстие в верхней части.
Детский мир
Вы все наверняка знаете, что такое воздушный шар. А знаете ли вы, как и за счет чего он держится в воздухе? Что заставляет воздушный шар подняться вверх? Попробуем объяснить. Давно известно, что теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз. В этом вы можете убедиться, наблюдая за костром – дым от него поднимается вверх. После таких наблюдений у умных людей возник вопрос: а не может ли этот теплый воздух прихватить с собой что-нибудь вверх?
Как изобрели воздушный шар?
Именно так появилась идея поднять вверх шар. Его заполнили горячим дымом от костра. Мало того, к нему ещё прицепили корзинку, сплетенную из легких тонких ивовых прутьев в которую поместилось несколько человек!
Однако управлять таким воздушным шаром было почти невозможно, потому что он полностью подчиняется ветрам. И это очень было опасно! Потому что неизвестно куда он может унести воздухоплавателя, а сильный ветер так вообще может привести к крушению.
Первыми настоящий воздушный шар, способный поднимать в воздух человека, в 1783 году смастерили братья Монгольфье.
Современный воздушный шар
На первые воздушные шары брали с собой специальные мешки с песком. Если воздухоплавателям было нужно подняться выше – они сбрасывали часть мешков и воздушный шар, становясь легче, поднимался вверх.
На современные воздушные шары устанавливаются специальные газовые горелки. Горелка нагревает воздух и шар взлетает. Чем дольше горит горелка, тем сильнее нагревается воздух, тем выше взлетает шар. А если нужно будет произвести снижение или даже посадку в определенном месте, воздухоплаватель тянет за шнур, который открывает специальный клапан и выпускает горячий воздух из шара. Вместо него шар наполняется холодным воздухом и плавно опускается на землю. Таким образом, регулируется движение современных воздушных шаров вверх и вниз.
К сожалению, полететь туда, куда хочется даже на современном воздушном шаре не возможно, потому что направление его движения все также зависит от направления воздушных потоков – ветров. Да и какой-либо крупногабаритный груз на нем не повезешь. Поэтому в наше время воздушные шары используются лишь для демонстрационных и спортивных полётов.
История воздушных шаров: принцип работы
Что такое воздушный шар?
Воздушный шар – аппарат, наполненный газом, с помощью которого человек может подниматься в воздух на небольшое количество времени. У него есть существенный недостаток – отсутствие элементов управления, то есть он просто летит в ту сторону, в которую дует ветер. Так что такой вид транспорта скорее подходит для прогулок, чем как средство постоянно передвижения. К тому же в его корзину нельзя поместить много людей или тяжелые грузы, вес очень ограничен.
Видывоздушных шаров: как оказалось, их существует три:
По большому счету они отличаются только наполнителями. Первые — наполняют горячим воздухом, вторые – газом (водород, гелий), третьи – можно назвать смешанными, так как там используется и газ, и воздух.
Принцип работы воздушного шара
Какие виды шаров существуют мы разобрались, давайте теперь посмотрим, как это работает? Сегодня чаше всего используют нагретый воздух. Принцип работы таков, что горелка нагревает воздух и он становится легче, чем холодный, то конструкция поднимается вверх. А если нужно опустить пониже или совсем сесть, стоит дернуть за клапан и горячий воздух выйдет, а аппарат снизится.
Из чего делают воздушные шары?
Общая конструкция воздушного шара состоит из купола, корзины и горелок. Купол делается из очень прочного материала, например, полиэстера, и чтобы воздух не проникал в середину купола его покрывают силикон. Полосатым шар получается из-за лент, которые нужны для большей прочности (принцип стеганного одеяла).
Корзина – ее делают из лозы, которая выдерживает перепады температуры и довольно прочная при постоянном использование. Она крепится на стальной каркас.
Горелки – самая сложная часть в воздушном шаре, которая делается из нержавейки и покрывается защитными кожухами. Горелки могут выдержать большие перепады температуры и их мощность может составлять до 4500—6000 Мегаватт.
270 лет назад родился изобретатель воздушного шара
6 января 1745 года в маленьком французском городке Аннонэ родился Жак-Этьенн Монгольфье. Его отец, владелец небольшой бумажной фабрики, даже представить себе не мог,что его «младшенький» Жак-Этьенн, а вместе с ним и старший сын Жозеф-Мишель станут теми, кто откроет человечеству дорогу в небо: они изобретут воздушный шар.
У братьев, получивших неплохое образование, обнаружился огромный интерес к наукам. Правда, после смерти отца им пришлось вплотную заняться бумажным делом. Впрочем, предприятие приносило хороший доход, деньги были. И братья с головой окунулись в изобретательство. Трудно сказать, кто первый из них задался катерининским вопросом: почему люди не летают? Но факт остается фактом: идея подняться в небо овладела ими раз и навсегда.
Одержимые мечтой о полете, братья разработали и построили первые воздушные шары шары, наполненные горячим воздухом, — монгольфьеры. Задворки фабрики стали «испытательным полигоном».
Впервые воздушный шар поднялся в небо 5 июня 1783 года. Диаметр «летающего мешка» составлял около 12 метров. Он был сшит из холста и обклеен бумагой. Мало кто из присутствующих верил, что это чудо может взлететь. В топке под оболочкой сжигали шерсть, бумагу, дерево и мокрую солому. Как выяснилось, если оболочку наполнять нагретым сырым воздухом, а не сухим, то подъемная сила аэростата будет больше.
О том, как прошел первый полет, был составлен протокол. В нем зафиксировано: воздушный шар продержался в воздухе 8 минут и пролетел на высоте 520 метров около 3 км.
Историки пишут, что сами изобретатели безумно боялись высоты и не рискнули опробовать свое детище. Первые полеты были вообще без пассажиров. Они появились на борту монгольфьера лишь спустя три месяца, 19 сентября: при демонстрации шара в Версале в гондолу посадили овцу, утку и петуха. Остались воспоминания, что за полетом наблюдали король Людовик XVI и Мария-Антуанетта. Животные прекрасно перенесли воздушное путешествие, но петух, говорят, все-таки пострадал: на него наступил баран.
А вот 21 ноября того же года из замка в окрестностях Парижа отправился в полет первый монгольфьер, управляемый людьми — физиком Жаном-Франсуа Пилатром де Розье и маркизом д’Арлавдом. В гондоле аэростата высотой 20,7 м и диаметром 13,6 м эти смельчаки поднялись над землей на высоту 1 км и преодолели за 25 минут больше 8 км. Они стали первыми аэронавтами.
Но по иронии судьбы первый воздухоплаватель стал и первой в мире жертвой авиакатастрофы. 15 июня 1785 года Пилатр де Розье поднялся в небо на монгольфьере, состоящем из двух баллонов: один был наполнен воздухом, а второй водородом. Вместе со своим другом, механиком Пьером-Анжем Роменом физик собирался пересечь Ла-Манш. Увы: буквально через 15 минут после взлета монгольфьер загорелся и взорвался.
Изобретение братьев Монгольфье принесло им огромную известность. Они стали членами Академии наук, а король пожаловал им дворянский титул и герб с девизом «Так поднимаются к звездам».
Полет над Россией
215 лет назад француз Андре-Жак Гарнерен воспарил над Санкт-Петербургом20 июня 1803 в саду Кадетского корпуса в Санкт-Петербурге состоялся первый в России полет на воздушном шаре. 
Французский воздухоплаватель Жан-Андре Гарнерен прибыл в Россию с супругой Жанной-Женевьевой и рекомендательным письмом от Талейрана. Фото: wikimedia.org
Для осуществления полета требовалось официальное разрешение, которое известному французскому воздухоплавателю выдал сам Император Александр I. Гарнерен прибыл в Россию с рекомендательным письмом от главы МИД Франции Талейрана. До этого показательные полеты Гарнерена состоялись на Елисейских полях в Париже.
Первый полет на воздушном шаре был произведен в 20 июня. Стартовой площадкой стала лужайка в саду Кадетского корпуса. Шар был прикреплен тросами, который держали солдаты.
За то, чтобы увидеть полет, необходимо было заплатить немалую по тем временам сумму — два серебряных рубля. Несмотря на цену, в день полета сад был забит желающими увидеть небывалое зрелище. Лучшие места у стартовой площадки заняли представители императорского двора во главе с Александром I.
Шар успешно взмыл в воздух и проплыл над Петербургом. Приземлился он в районе Охты. В корзине находились известный французский воздухоплаватель Жак Гарнерен и его супруга.
30 июля в небо вместе с Гарнереном в небо поднялся генерал Сергей Львов, герой Очакова, ставший первым русским воздухоплавателем.
Боевому генералу, отважно сражавшемуся в войсках Суворова шел 62-й год. Он любил широко пожить, а потому постоянно находился в долгах. Генерал подошел к Александру I, сидевшему в первом ряду, попросил позволения на полет и получил его. Настроение вокруг царило приподнятое, шутливое.
К Львову вдруг обратился его старый приятель, стихотворец и переводчик Александр Хвостов. Когда-то, в русско-турецкую кампанию, они оба сражались под Измаилом.
— Позволь, — сказал Хвостов генералу, — напутствовать тебя стишком: «Генерал Львов летит до облаков просить богов о заплате долгов».
— Ну и я тебе отвечу, — быстро нашелся генерал, забираясь в зыбкую гондолу воздушного шара: — Хвосты есть у лисиц, хвосты есть у волков, хвосты есть у кнутов, — берегись, Хвостов.
Полет Львова состоялся в девятом часу вечера. Генерал держал в руке небольшой флаг, которым при взлете махал оставшимся внизу.
Шар достиг высоты более двух с половиной километров. Воздухоплаватели страдали от холода. Временами температура опускалась ниже нуля. Ветер понес шар к устью Невы, а затем — далеко в Финский залив. Воздухоплаватели рисковали опуститься в море. К счастью, ветер изменил направление, и аэростат снова оказался над сушей.
В конце июля время белых ночей заканчивается, полет продолжался в темноте. Посадку шар совершилл в 25 верстах от Петербурга. При тихом ветре гондола плавно коснулась равнины, усеянной мелким кустарником. Прискакавший тотчас отряд казаков за веревки отвел шар в Красное Село, где он и находился, поставленный на якорь, до следующего утра. Так завершился первый полет россиянина на воздушном шаре.
О впечатлениях о полете Львов рассказывал позже другу адмиралу и писателю Александру Шишкову. Шишков спросил Львова: «Открой нам тайну, что тебя толкнуло отправиться к облакам?»
Генерал стал рассказывать, как побывал в нескольких сражениях, пережил множество опасных приключений, и ни разу у него не дрогнуло сердце: «Что же это, думал я, дожить до шестидесяти лет и не испытать ни одного сильного ощущения? Если оно не далось мне на земле, поищу его на небе: вот я и полетел. Но и там не ощутил ничего, кроме тумана и сырости. Немного продрог — вот и все».
После Санкт-Петербурга Гарнерен отправился в Москву, где запланировал не только повторить полет, но и заработать на этом. Смелость супруги Гарнерена Жанны-Женевьевы вдохновила на полет княжну Прасковью Юрьевну Гагарину (урожденную Трубецкую). В городе ходили слухи о романе француза с самой красивой дамой столицы, за которой в ту пору ухаживал историк Карамзин. Дела сердечные нам неведомы, но скорее всего причина была прозаична. Стоимость полета на воздушном шаре составляла 2000 рублей, но желающих рискнуть жизнью и выкинуть в небо сумму, на которую можно было купить целый табун лошадей, не нашлось. Тогда то, якобы, Гарнерен и предложил составить ему компанию 39-летней(!) Прасковье Гагариной.
2 октября 1803 года шар поднялся в небо с стартовой площадки, расположенной неподалеку от того места, где сейчас находится Курский вокзал. Воздушные потоки понесли его на юг и, пролетев около 30 километров, он приземлился неподалеку от усадьбы Вяземских Остафьево (вот ирония судьбы — именно здесь Карамзин писал «Историю государства Российского», а сейчас здесь — один из столичных аэропортов). Мы связались с научным отделом музея-усадьбы Остафьево, чтобы подтвердить информацию о том, что воздушный шар хранился после полета в усадьбе, а П. А. Вяземский якобы шутил, что стал знаменит благодаря тому, что у него в имении приземлилась Гагарина. Но увы — в музее знают эту историю как одну из легенд, не подтвержденную источниками. Впрочем, возможно все так и было. Благоприятные погодные условия в России осенью заканчиваются, и французы действительно могли оставили шар в усадьбе до весны следующего года.
Весной 1804-го Гарнерен продолжил свои попытки по приобщению руских к воздушной стихии. Помимо самого полета Гарнерен предлагал публике представление с участием воздушных акробатов, а от имени мадам Гарнерен в московских газетах было опубликовано «приглашение Российским Дамам путешествовать по воздуху». Неоднократно поднимавшаяся в небо мадам Гарнерен обещала подняться в воздух с одной или двумя спутницами. Среди московской публики желающих не нашлось, зато на объявление откликнулась пензенская дворянка Александра Степановна Турчанинова.
Полет был назначен на первые числа мая 1804 года. Как назло, в назначенный день (6 или 8-го по разным источникам) разразилась знаменитая в наших краях «гроза в начале мая». Полет сопровождали гром, молнии и ливень. Но это не испугало ни Гарнерена, ни его супругу, ни Александру Турчанинову, которая опасалась лишь одного — быть узнанной кем-то из зрителей. Аэростат поднялся на высоту почти двух километров. Через 45 минут шар приземлился в селе Царицыне в 20 верстах от места запуска. Приземление было нештатным. Шар вначале ударило о деревья, потом понесло к пруду и еще несколько раз ударило о землю.
Вот как описывала свои приключения Александра Турчанинова в письме к брату1:
«Не сердитесь на меня, дражайший братец, что мне так сильно хотелось попарить в воздухе, что я, в конце концов, себе это позволила сделать. У меня было время подумать, потому что мысль эта пришла мне 3-го, а шар должен был лететь 4-го, но Гарнерин откладывала полет каждый день до 6-го, и испытывала я ни с чем не сравнимое нетерпение. Но наконец я у мадам Гарнерин в 4 часа пополудни, в чепце с кружевом, которое прикрывает мне глаза, шляпа с кружевами, закрывающими все лицо, и розовой ленте, завязанной большим узлом, закрывающим подбородок, а поверх всего вуаль из плотного муслина с крупными мушками, закрывающая меня всю, а сверху чужой капот темного цвета с такими широкими рукавами, что мне пришлось обмотать ими руки дважды, чтобы было похоже, что капот мой.
Русский дипломат Яков Иванович Булгаков писал об этом событии в Неаполь своему сыну: «…мадам Гарнерен поднялась на шару с другой женщиной, о которой еще мало кто знает, ибо была закутана… Вытащили меня против воли в воксал (здесь — место общего увеселения), где спущался шар. Но вот что сделалось. Собрались тучи, ударил гром, дождь полился ушатом, все разбежались, перемокли, под галереями сделалась давка такая, что кричали, особливо женщины. Дождь перестал, и хотя небо было покрыто густыми облаками, однако же Гернерен, положа на все приготовления до 4 тыс. рублей, решил пустить шар с женою и другою невидимкою. Он взвился, полетел по Калужской дороге и вскоре пропал из глаз».
И.М. Долгорукий в книге «Капище сердца моего» писал о Турчаниновой следующее: «Александра Степановна, дама, с которой я познакомился в Пензе, тамошняя уроженка… об ней говорю здесь исключительно для того, что она чрезвычайным случаем подействовала на мое воображение. Она некогда решилась, будучи в Москве, сесть на воздушный шар с воздухоплавательницей г-жой Гарнерен и подняться с нею на воздух.
Зрелище было всенародное, путешествие их удачно закончилось. Такая отвага сделала Турчанинову известной повсюду и, по необыкновенности случая, я решился ее отличить от всех моих площадных знакомств и дать ей место в списке тех людей, кои произвели во мне впечатление; а Турчанинову я, конечно, не забуду потому, что и поныне не могу без особенного удивления представить себе такой резкий опыт неустрашимости в женщине».