Les ballons météo recueillent des données importantes de l'atmosphère. Justin Bane/États-Unis Marine/Getty Images Dans une station météorologique isolée du centre des États-Unis, un technicien sort d'un petit hangar en briques en saisissant un ballon. Ce n'est pas n'importe quel ballon de fête d'anniversaire, attention, mais un énorme, sphère blanche de plus de 5 pieds (1,5 mètre) de diamètre. Rempli de plus de 300 pieds cubes (8,5 mètres cubes) d'hélium gazeux, l'énorme ballon tire contre la main du scientifique avec une force d'environ quatre livres. D'un autre coté, le scientifique saisit une radiosonde, une boîte en carton légère remplie d'instruments scientifiques qui est attachée au fond du ballon. S'avançant dans une clairière vide, il lâche doucement le ballon et la radiosonde.
Alors que le ballon s'éloigne de la Terre, la radiosonde est déjà à pied d'œuvre, renvoyer les informations atmosphériques aux centres de données.
Après une heure, le ballon est monté à presque 100, 000 pieds (30, 480 mètres). C'est la stratosphère, l'avant-dernière couche atmosphérique avant l'espace extra-atmosphérique. Au dessous de, les caractéristiques de la Terre sont masquées par une épaisse couche de nuages. Dessus, le ciel bleu est passé au noir foncé. C'est une belle vue, un seul vu par une poignée d'astronautes et de pilotes d'essai.
Pour le ballon, ces vues à couper le souffle seront ses derniers moments. Tout au long de son ascension, le ballon s'est agrandi. Cela a peut-être commencé modestement, mais maintenant, à près de 18 miles (29 kilomètres) de haut, le ballon a gonflé à la taille d'un camion de déménagement. étiré à sa limite, le caoutchouc synthétique fin du ballon éclate et renvoie la minuscule radiosonde vers la Terre. En quelques secondes, le vent attrape un petit, parachute orange et ralentit la descente de l'appareil. Quelques heures plus tard – et à des centaines de kilomètres de l'endroit où il a décollé pour la première fois – le ballon météo touche le sol.
Chaque jour, des centaines de ballons météo à travers le monde entreprennent cette dramatique, voyage dans l'espace proche. Plus de 70 ans après que les scientifiques ont envoyé le premier ballon météo expérimental, ils restent les chevaux de bataille des prévisions météorologiques modernes. Qu'il s'agisse d'un avertissement de tornade ou du bulletin météo au journal de 6 heures, les ballons météo sont ce qui permet aux gens au sol de rester à l'écoute du fonctionnement météorologique de la haute atmosphère.
Quel type d'informations un ballon météo recueille-t-il, et comment accomplit-il cet exploit ? Continuez à lire pour le découvrir.
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En 1785, L'aéronaute français Jean-Pierre Blanchard a décollé de Paris pour un voyage record à travers la Manche. John Jeffries était accompagné pour la balade, un médecin américain connu pour s'intéresser à l'observation météorologique. Dans le ciel au-dessus de l'Europe du Nord, Jeffries espérait enregistrer certaines des toutes premières mesures de la haute atmosphère. Lorsque le ballon est passé dangereusement près de s'écraser dans la Manche, cependant, Jeffries a été contraint de jeter son équipement par-dessus bord pour alléger la charge.
Aujourd'hui, les ballons météo font la plupart du travail pour nous, laisser les experts rester en sécurité sur le terrain. Aux États-Unis seulement, des ballons météo sont lancés deux fois par jour à partir de 92 stations météorologiques. Cela fait un total de 67, 160 ballons par an. À l'échelle mondiale, plus de 900 stations météorologiques dépendent des lancements quotidiens de ballons météo.
Il est presque impossible de prédire le temps sans connaître les conditions de la haute atmosphère. Il peut faire beau et calme au niveau de la mer, mais à 18 ans, 000 pieds (5, 486 mètres), un système de tempête faible pourrait bientôt se transformer en quelque chose de plus dangereux. En envoyant régulièrement des escadrons de ballons pour mesurer les conditions de la haute atmosphère, les météorologues peuvent garder un œil sur les tempêtes qui se préparent.
Il ya un siècle, les scientifiques ne pouvaient prédire le temps qu'à partir de mesures prises au sol. Avec un ensemble de données aussi limité, le mieux que les météorologues puissent faire est de prédire le temps qu'il fera quelques heures dans le futur. Avec des ballons météo, bien que, les scientifiques peuvent tracer les conditions météorologiques des jours à l'avance.
Ces informations ne protègent pas seulement les joggeurs de la pluie, elles sauvent des vies. Les données météorologiques à haute altitude sont essentielles pour prévoir les catastrophes naturelles à venir comme les tornades, orages ou crues éclair. Grâce aux ballons météo, les autorités peuvent envoyer des fournitures et du personnel d'urgence dans une zone touchée quelques heures avant qu'une catastrophe météorologique ne frappe.
Comme les modèles réduits de fusées et d'avions télécommandés, les ballons météo sont également entrés sur le marché des loisirs. En 2009, Les scientifiques du Massachusetts Institute of Technology Oliver Yeh et Justin Lee ont utilisé un ballon météo, une glacière, un téléphone portable et un appareil photo numérique pour photographier la Terre en haute altitude pour moins de 150 $.
Bientôt, d'autres amateurs bricolaient leurs propres caméras pour l'espace proche. Bien sûr, Yeh et Lee préviennent que lancer des objets dans la stratosphère peut être dangereux [source :Project Icarus]. S'il n'est pas équipé de parachutes appropriés, un ballon météo amateur peut devenir un projectile mortel s'il tombe dans une zone urbaine. Les ballons pourraient également provoquer une catastrophe en étant aspirés dans les moteurs à réaction d'un avion de ligne qui passait. Si vous commencez à construire votre propre projet scientifique en haute altitude, assurez-vous de suivre toutes les précautions appropriées.
Des ballons spécialement conçus à haute altitude sont également fréquemment utilisés par la NASA pour effectuer des expériences dans l'espace proche. Lors d'une pluie de météorites, un ballon à haute altitude peut collecter la poussière cosmique émise par les roches spatiales qui passent. Des ballons « intelligents » de la taille d'un ballon de plage ont été lancés pour garder un œil sur les conditions météorologiques autour des installations de la NASA avant le lancement d'une fusée [source :Mullins]. La NASA a même songé à envoyer des ballons à haute altitude pour sonder l'atmosphère autour de Mars.
Nous examinerons de plus près les composants d'un ballon météo à la page suivante.
Balade en montgolfièrePourquoi laisser les radiosondes s'amuser ? En juillet 1982, Le chauffeur de camion Larry Walters a attaché 42 ballons météo à une chaise de jardin dans le but de s'envoler de Los Angeles, suivre les courants du vent au-dessus du désert, et venir se reposer en toute sécurité dans les montagnes Rocheuses. Les ballons avaient plus de puissance de levage que Walters n'avait négocié, cependant, et en quelques minutes, sa chaise de jardin volante avait grimpé jusqu'à un froid de 16, 000 pieds (4, 879 mètres). Heureusement, Walters avait un canon à air à bord, et il a pu tirer quelques ballons, descendre en toute sécurité dans une arrière-cour à Long Beach, Californie.
Parfois, un propriétaire américain se réveille pour trouver un ballon météo usé dans son jardin. C'est un spectacle étrange :des bandes de néoprène en lambeaux, cordes emmêlées, un parachute froissé et une petite boîte en carton. Il n'est pas surprenant que les ballons météorologiques soient souvent confondus avec des engins spatiaux extraterrestres.
L'élément central de l'ensemble est le radiosonde , une boîte en carton de la taille d'une boîte à chaussures contenant trois instruments atmosphériques de base :
La radiosonde dispose également d'un émetteur radio de faible puissance pour relayer les données des trois instruments vers les récepteurs au sol. Une petite batterie alimente la radiosonde.
L'avantage d'une radiosonde est que les scientifiques n'ont pas besoin de récupérer l'appareil pour obtenir des données météorologiques. Dans les années 1920 et 1930, lorsque les météorologues utilisaient des cerfs-volants ou des avions pour mesurer les données météorologiques dans la haute atmosphère, les spécialistes devaient attendre que l'avion se pose ou que le cerf-volant soit enroulé avant de pouvoir commencer à faire des calculs météorologiques.
Un gros ballon fait de néoprène , un caoutchouc synthétique. Les ballons sont remplis d'hélium ou d'hydrogène selon les préférences de la station de lancement individuelle. L'hydrogène est moins cher, a une meilleure capacité de levage, et peut être facilement extrait de l'eau. Cependant, l'hydrogène est également très inflammable - un fait qui a incité de nombreuses stations météorologiques timides à adopter l'hélium à la place.
Tout à fait, un assemblage complet de ballon météo coûte environ quelques centaines de dollars. Une fusée à haute altitude, d'autre part, peut coûter plusieurs centaines de milliers de dollars pour un seul vol. Même un vol en avion à haute altitude peut coûter des milliers de dollars de l'heure. Le prix relativement bas des ballons météo est ce qui en a fait l'appareil de référence pour l'enregistrement des données météorologiques pendant plus de six décennies.
Rencontres rapprochéesAvec tant de milliers de ballons météo envahissant le ciel, il est inévitable que certains soient confondus avec des vaisseaux spatiaux extraterrestres. Le cas le plus médiatisé a eu lieu en juillet 1947, lorsque des responsables militaires à Roswell, N.M., stupéfait le monde avec des informations selon lesquelles ils avaient récupéré les restes d'un "disque volant". Plus tard, cependant, les rapports du gouvernement ont montré que les débris provenaient d'un ballon expérimental top secret utilisé pour surveiller les essais nucléaires soviétiques.
Dans un champ isolé au milieu de l'Australie, Les responsables de la NASA ont lentement gonflé un énorme ballon à l'hélium qui transporterait un télescope à rayons gamma de 2 millions de dollars dans la haute atmosphère. L'emplacement était parfait pour un décollage de ballon :plat, sec et clair. Avant que le ballon ne soit complètement gonflé, cependant, une rafale soudaine de vent a attrapé le ballon et l'a envoyé dévaler la campagne. Les membres de l'équipage ont couru pour sauver leur vie lorsque le télescope a percuté un SUV à proximité et a déchiré une clôture avant de s'effondrer en un tas à plus de 150 mètres.
Parmi les nombreuses choses qui peuvent mal tourner lors d'un lancement de ballon, laisser une traînée de destruction est évidemment l'un des pires. La plupart des ballons météo, d'autre part, sont lancés sans accroc. Aux Etats-Unis, les stations météorologiques auront généralement un hangar sur site spécialement conçu pour le gonflage des ballons. Pour préparer un ballon au lancement, un technicien fixera d'abord le ballon à une buse et commencera à le remplir d'hélium ou d'hydrogène. Au fur et à mesure qu'il se remplit, il teste la batterie de la radiosonde, règle l'équipement radio et attache l'ensemble avec une longueur de cordon en nylon.
Une fois que le ballon a gonflé à peu près la taille d'une balle de yoga, le technicien l'attache et le fait sortir dehors. Faire marcher le ballon sur une courte distance à l'écart des arbres, lignes électriques et autres obstacles, il va simplement lui donner une légère poussée vers le haut.
Dès que le ballon commence à flotter, la radiosonde se met au travail, transmettre des données à des ordinateurs météorologiques au sol. En temps réel, ces ordinateurs tracent les données dans des modèles météorologiques tridimensionnels et les envoient aux stations météorologiques à travers le pays. Techniciens au sol, pendant ce temps, suivre le ballon montant avec un équipement radar. En notant le mouvement latéral du ballon ascendant, ils peuvent calculer la vitesse et la direction du vent à différentes altitudes.
Il y a une raison pour laquelle les ballons météo ne flottent pas simplement dans l'espace. Au fur et à mesure que le ballon s'éloigne de la Terre, il y a moins d'air à pousser contre l'extérieur du ballon. Avec moins de pression d'air pour le maîtriser, le gaz à l'intérieur du ballon se dilate à mesure que son altitude augmente. Le ballon ne peut s'étendre que tant, cependant, et il éclatera généralement à des altitudes supérieures à 24,1 kilomètres (15 miles), soit environ trois fois plus que le mont Everest.
Si la radiosonde était simplement autorisée à s'effondrer sur terre, cela pourrait causer des ravages mortels sur les établissements humains ci-dessous. C'est pourquoi chaque ballon météo possède un petit parachute relié au cordon reliant la radiosonde au ballon. Au fur et à mesure que le ballon monte, le parachute reste plié par le courant d'air descendant. Lorsque l'ensemble commence à descendre, cependant, le parachute est soufflé, ralentir le ballon à une vitesse gérable de 22 miles par heure (9,8 mètres par seconde).
La plupart du temps, les ballons météo deviennent simplement des déchets après un voyage dans l'espace proche. Si les ballons attrapent une rafale de vent particulièrement forte, ils peuvent parcourir plusieurs centaines de kilomètres et atterrir n'importe où, d'une tourbière marécageuse aux sommets enneigés des montagnes Rocheuses. Envoyer des hélicoptères pour ramasser près de 200 ballons météo lancés aux États-Unis chaque jour n'est tout simplement pas dans le budget.
Cependant, à l'intérieur de chaque radiosonde se trouve une grande enveloppe préaffranchie. Si jamais vous tombez sur un vieux ballon météo, placez-le simplement dans l'enveloppe et placez-le dans une boîte aux lettres, et quelques jours plus tard, il sera renvoyé au National Weather Service pour voler à nouveau.
Ballons tueursDans les derniers jours de la Seconde Guerre mondiale, l'armée japonaise a attaché des bombes au fond de ballons météo et les a envoyées flotter vers le Canada et les États-Unis. Les Japonais pensaient que les ballons déclencheraient une vague d'incendies de forêt et d'explosions mortelles, ralentir l'avancée américaine à travers le Pacifique. La propagande japonaise a rapporté que les ballons avaient tué 10, 000 Américains, mais en réalité, le seul chaos causé a été la mort de six personnes.
