小猪佩奇在兔小姐的抽奖活动中抽中了一等奖，获得了一次热气球体验之旅。佩奇一家人开始了神奇的热气球旅行。通过控制燃料拉杆，热气球成功上升，但如何使热气球降落成了难题。在猪爸爸的指引下，最终热气球降落在了树上。多亏救援人员的到来，让小猪佩奇一家成功降落。

热气球是如何控制起飞和降落的呢？在热气球升空和降落的过程中，又有哪些科学原理呢？我们今天就来了解一下。

热气球为何升空？带你走近查理定律

当温度增加时，气体的体积也增加(线性),或者说体积和温度成正比。

而且温度的单位必须是开尔文(kelvins)!

公元前三世纪以后，人们已经知道，当物体重量小于它所排开的流体时它就可以漂浮在流体上。或者简单的说，物体的密度小于液体，它就会漂浮。

如果你加热气球内的空气，分子开始移动得更快，分散得更远。这意味着气球内部的分子更少，使得它比外面的空气更轻。

根据查理定律，如果气球中充满被加热了的气体，它的体积增大。体积增大后，相较于周围同等质量的空气，气球占据了更大的体积——它的密度现在比冷空气的小，于是，气球开始上升了。

向上的浮力>向下的重力

图片来源: wickersworld

而要保持气球上升，气球内的空气就需要不断地被加热。当气球中的空气冷却时，驾驶员可以点燃燃烧器，重新加热空气。

好了，以上就是理论部分，是不是很简单呢？让我们来理论结合实际，看看真实情况下的热气球是如何在空中被操控的吧！

热气球飞行究竟靠什么？

每立方米的热空气大约比冷空气轻0.25克。这就是为什么热气球这么大！如果想要举起100千克的重量，一个热气球需要大约400000立方米的空气。

·燃料

丙烷常被用于室外烧烤，现代热气球正是通过燃烧它来加热空气。常温下，丙烷以气体的形式存在，通过加压使其液化，储藏于气球吊篮中的轻型气瓶内。进气管接在气瓶底部，以便从气瓶中抽出液体。

气球驾驶员启动燃烧器，点燃流出的丙烷。管道系统中的金属受热，温度升高，加热管道内的丙烷。这样丙烷在点燃前从液态变为气态。气态下的丙烷更容易充分燃烧。

看到这里，可能有人会问了：这不会把热气球给烧了吗？别担心，总的来说，尽管有明火，热气球也不会着火，因为它是由阻燃尼龙材料制成的，聪明的人类在气球底部涂了一层特殊的涂层，以避免它被点燃，相反地，这层涂层只会融化。大多数热气球都会有一个灭火器以防万一，而更可能发生的事件是与热气球之撞到电线或是恶劣的天气和人为的失误。

·风

为了保持分子之间的距离，丙烷燃烧器在气球上升时保持热气球内空气的温度。人类驾驭气球的方法是利用风。

风向在不同高度之间变化。所以热气球可以上下移动来左右移动。当你想要上升的时候，你需要提供更多的热量。当你想下降的时候，你打开气球侧面的舱门，释放出热空气。

你无法确定你将准确降落在哪里。这就是为什么大多数飞行员都有副驾驶在地面跟着他们。

热气球结构

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热气球如何安全着陆？

单就原理来看，只要使热气球总体向下的重力大于其向上的浮力，就能使热气球降落了。但事实远不止那么简单。

首先，需要找到一片降落的地方，这块地方要足够开阔，附近没有小动物；其次，驾驶员还要根据热气球的下降速度，操控燃料燃烧的量，从而达到控速目的;有一个不确定因素，就是风，驾驶员会联络气象员协助降落。

说了那么久，让我们来总结一下吧！

热气球是法国的约瑟夫-米歇尔(Joseph-Michel)和雅克(Jacques)兄弟的智慧结晶。

今天，热气球以丙烷为主要燃料来源。它通过一个燃烧器被点燃，使加热的空气释放到热气球的气囊中，气球因此上升。

驾驶一个热气球似乎是相当“简单”的，因为驾驶员唯一需要控制的是它的上升和下降。幸运的是，海拔越高，风速就越高，这使得热气球驾驶员能够把握风速变化的时间来驾驶飞行器。

热气球着陆也是相当困难的，但熟练的操作人员可以通过一系列技术轻松做到这一点。

参考文献：

【1】 Matthew Wills Why Hot Air Balloons Never Really(Ahem) Took Off. July 1, 2017