国庆营丨热气球背后的知识你都知道吗？
热气球可以带我们飞跃山丘，实现“飞天观景”的美好享受，但是你真的了解热气球吗？
01热气球的历史
中国古代著名的“孔明灯”就是热气球的最早雏形。当年，诸葛亮被困平阳，无法派兵出城求救。有一天，他算准了风向，然后把一个会飘浮的纸灯笼放飞，灯笼上系着求救的讯息，后来果然脱险。于是后世就称这种灯笼为“孔明灯”。这是现今世界上热气球的先驱，也足以见到中国古人高超的智慧。
法国孟格菲兄弟在烧火时发现纸屑随热气上升的现象，他们利用这个原理发明了热气球。1783年，在巴黎第一次实现了热气球载人升空，这次飞行比莱特兄弟的飞机飞行整整早了120年。
二战以后，高新技术使球皮材料以及燃料得到普及，热气球成为不受地点约束、操作简单方便的公众体育项目。
今天，热气球作为一个体育项目正日趋普及，它曾创造上升34668米高的纪录。
02热气球构成及相关操作
1.组成部分
热气球，更严格的讲应叫做密封热气球，由球囊、吊篮和加热装置三部分构成。球皮是由强化尼龙制成的（有的热气球是由涤纶制成的），尽管它的质量很轻，但却极结实，球囊是不透气的。
2.标准热气球划分
国际热气球理事会将标准热气球划分为四个级别：
此外，还有一种异型球，目前国内唯一一只熊猫热气球，球体积为2300立方米。
3.球囊
球囊由色彩艳丽、耐高温(摄氏150度)、高强度的尼龙或涤纶布缝制而成。标准球的形状为水滴形，也可做成各式各样的异型球。
4.吊篮
吊篮由藤条编制而成，着陆时能起到缓和冲击的作用。吊篮四角放置4个热气球专用液化气瓶，置计量器，吊篮内还装有温度表、高度表、升降表等飞行仪表。
5.仪器
高度计：高度指示计；
升降速度表：显示上升和下降速度；
温度计：指示球囊内的空气温度。
6.燃烧器
燃烧器是热气球的心脏，使用比一般家庭煤气炉大150倍的能量燃烧压缩气，点火燃烧器是主燃烧器的火种。一直保持火种，即使被风吹，也不会熄灭。另外，热气球上有两个燃烧系统以防备空中出现的故障。
7.燃料
热气球通常用的燃料是丙烷或液化气，气瓶固定在吊篮内。一只热气球能载运20公斤的液体燃料。当火点燃时，火焰有2-3米高，并发出巨大的响声。
8.起飞
使一个热气球起飞至少需要四个人，第一步是在地上把球囊铺开，然后将它与放在一边的吊篮连接在一起。用一个小的鼓风机，将风吹入球囊。将火点燃加热球囊内的空气，使气球升到垂直于吊篮的位置，让气球立起来就可以起飞了。
9.驾驶
热气球并非真的被“驾驶”，它是随风而行。但是，由于风在不同的高度有不同的方向和速度，驾驶员可以根据飞行需要的方向选择适当的高度。
10.速度
热气球飞行速度的快与慢，是由风速决定的，因为热气球本身并没有动力系统，飞行速度完全取决于风速。热气球最大下降速度6米/秒，最大上升速度5米/秒。
11.最佳飞行时间
一天中太阳刚刚升起时或太阳下山前一、二个小时，是热气球飞行的最佳时间，因为此时的风很平静，气流也很稳定。
12.飞行持续时间
一只热气球通常携带足够的石油液化气或丙烷能持续飞行两个小时，但还有一些因素也影响飞行的执续时间，例如：气温、风速、吊篮重量（包括乘客）和在当天飞行的具体时间。
13.复原
热气球恢复原状需要地勤人员的帮助，地勤人员驾驶卡车或小货车跟随飞行的气球，预先到达降落点。一只热气球飞行需要3到4名地勤人员和地面无线电设备的服务，以确保飞行的安全与成功。
03热气球的原理
1.热气球升空之谜
根据阿基米德原理，我们可以尝试用下面的公式去计算空气中热气球的浮力：
因此，很多人以为，热气球能升空是因为对里面的空气加热，空气受热膨胀，使热气球体积增大，也就是增大了V排，所以它受到的浮力也增大，浮力大于重力就能升空了！但这种说法是错误的！
正确的解释应该是：热气球升空的原理是对里面的空气进行加热后，空气受热膨胀，就会逸散出来，导致热气球内部热空气密度变小，而外部冷空气密度大，通常空气加热后密度减小，温度达到100℃，密度约为0.95kg/m3，是未加热空气的1/1.3。根据阿基米德的浮力公式，可知热气球外部冷空气密度大，内部空气密度小，从而外部空气对热气球产生浮力作用（对航空器而言，通常将该浮力成为升力），致使热气球上浮，而并不是因为体积的变化，事实上热气球在球囊一定的情况下，排开空气的体积近似不变的。
类似的氢气球、氦气球能够飞上天，就是因为气球里面的氢气和氦气密度比空气小，所以才能浮上去。
2.热气球升降控制
上面我们知道了热气球飞行原理是根据热空气轻于冷空气而产生的升力，那么热气球是如何控制上升和下降的呢？
通过燃烧器点火，熄火的间隔时间长短调整球囊内温度来控制热气球的上升和下降，利用不同高度层的风向来控制和调整自己的前进方向，热气球的飞行速度与风速相同。
（1）当热气球需要上升时，将排气阀关闭，热空气产生的升力大于重力，于是气球上升；
（2）当热气球需要保持高度时，升力与重力相等，热气球既不上升也不下降；
（3）当热气球需要下降时，将排气阀打开，空气变冷，升力小于重力，于是气球下降。
3.热气球所受的升力（浮力）
那么热气球在飞行过程中，其受到的升力（浮力）有无变化呢？
对此需要具体情形具体分析，不能一概而论！
（1）当热气球处于上升状态时，必然升力大于重力；
（2）当热气球处于平衡状态，即静止于空中某个位置时，必然升力等于重力，实现二力平衡；
