Věda a technika v pozadí

Historie

Bratři Joseph a Jacques Montgolfierové pocházeli z početné rodiny z Vidalon–Les–Annonay, Jacques byl předposlední z šestnáci dětí. Létáním se oba bratři zabývali od roku 1771. V knize O různých druzích plynů od Josepha Priestleyho se dočetli o lehkosti vodíku. Zkoušeli jím plnit papírové sáčky, výsledek byl vždy stejný – plyn unikl. Zkoušeli vodní páru, ta se ale na stěnách papírového sáčku srážela. Jedenáct let usilovně pracovali na nové myšlence. Až 2. listopadu 1782 byl Joseph na výletě se svou paní v Avignonu. V listopadu bylo škaredé počasí, oba promokli, a tak po návratu do hotelu sušili své prádlo u krbu. Tu najednou teplý vzduch z krbu vnikl do živůtku paní Montgolfierové a nadnesl ho a Joseph se nechal inspirovat. O týden později už na nádvoří rodinné továrny na papír ve Vidalonu se nadouvala velká papírová koule ovázaná provázkem. Následovaly další a další pokusy. 5. června 1783 se sešli občané města, pařížská smetánka a samozřejmě oba bratři k první veřejné produkci. Přihlížející příliš nevěřili, že by se pokus zdařil. Balon ušitý z taftu naplnili horkým vzduchem. Nejprve vystoupal do výšky asi deseti metrů a pak náhle vystoupal až do výšky asi 2 km. V této výšce plul deset minut a pak začal klesat za domy, narazil na zeď vinice, vzňal se a shořel. První montgolfiera byla na světě. Jejich sláva rostla.

Joseph a Jacques Montgolfierové.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Další představení bylo naplánováno do Paříže. Prvenství v Paříži jim vzal Jacques Charles, který zkonstruoval balon plněný vodíkem a v Paříži ho předvedl 23. srpna 1783. Bohužel první pařížský pokus bratrů Montgolfierů zkazila vichřice, která montgolfieru zničila. Další termín byl stanoven o pár dní později, na 19. září. Krásná, modrá montgolfiera byla připravena. Tentokrát měla i posádku – berana, kohouta a kachnu. Všichni přežili let i přistání. Josephovi byl udělen vysoký řád, Jacques získal doživotní rentu. Rodina Montgolfierova byla povýšena do šlechtického stavu.

Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Vývoj balonů pokračoval. Jacques Charles ho naplnil vodíkem, Renard ho v roce 1884 opatřil elektromotorem a Resslovými šrouby a posledním zdokonalením byla vzducholoď, kterou poprvé sestrojil v roce 1852 Henri Giffard.

Teorie

Horkovzdušné balony se skládají z obalu, textilní části, která je naplněna horkým vzduchem, z koše pro posádku, hořáku, ohřívajícího vzduch v obalu, a lahví na palivo (propan či směs propanu a butanu).

Princip letu horkovzdušného balonu je založen na Archimedově zákonu: Těleso ponořené do kapaliny/plynu je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny/plynu stejného objemu, jako je objem ponořeného tělesa. Jinak řečeno horkovzdušný balon je ve vzduchu nadlehčován vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze vzduchu o objemu balonu. Tuto větu můžeme zapsat pomocí vztahu pro vztlakovou sílu

kde ρ je hustota vzduchu, V objem balonu a g gravitační zrychlení. Aby balon vzlétl, je nutné, aby vztlaková síla byla větší než síla tíhová. Tíhová síla závisí na hmotnosti a tudíž i na hustotě vzduchu uvnitř balonu ρ_B, vztlaková na hustotě vzduchu ρ, takže se celý problém točí jen kolem hustoty vzduchu. Aby tedy horkovzdušný balon vzlétl, je nutné, aby byla hustota vzduchu uvnitř menší než hustota okolního vzduchu. Toho se dosáhne právě ohřevem. Čím je větší rozdíl mezi hustotami studeného vzduchu a teplého vzduchu v balonu, tím více balon stoupá. Nosnost balonu je tím větší, čím je nad zemí studenější vzduch (má větší hustotu). Proto jsou nejčastěji balony vidět brzy po ránu nebo k večeru, kdy jsou také stabilnější povětrnostní podmínky.