探空气球漫谈——从大气所“走失”的气球说起
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说起气球，大家最早接触到的一定是五颜六色、可以用嘴吹的橡胶气球，也一定梦想过像《飞屋环游记》那样用气球把自己带上天。若不是大气所前阵子的气球“走失”事件，恐怕大多数人还不认识探空气球这个“高大上”的存在。
9 月25 日，中国科学院大气物理研究所走失的气球成了大新闻。
当日，该所的一个研究小组与济南市章丘区气象局做气球探空实验，采用的气球长约2 米，宽约1 米，不充气看起来像是个飞机，充气后像胖头鲸鱼。该气球主要用于气象探测，下方携带有5 台仪器，主要是用来测量观测点的空气气体成分、污染物气溶胶和常规气象参数。
16 时50 分左右，实验基本结束，工作人员开始回收气球。气球下降到离地高度300 米时，该高度处出现较大风速，系留气球的缆绳被意外拉断，气球随风飘走了……
探空气球漫谈
——从大气所“走失”的气球说起
魏科
探空气球≠系留气球
这个气球设计初始就并非直接上升随风飘走的气象探空气球，而是系留气球，二者区别明显。
前者充了气就一直随风向上飞，到平流层中层以后（20 千米至 30 千米），由于外部空气稀薄压力小，气球不断膨胀，最终爆炸，也有一些质量奇好的气球可以到达平流层高层 40 千米以上。就目前平均水平而言，德国人放的气球飞得相对较高，常常能飞到 30 千米以上，但是有一次菲律宾“超常发挥”，放的气球一直飞到创纪录的47.272千米处。
爆炸后，气象探空气球携带的无线电探空仪会有小型的降落伞打开，然后一直降落到地面，地面人员根据各种定位方法回收设备（不过绝大多数是情况下是找不回来的，尽管探空仪上会注明联系方式，但往往气球到数百公里以外的人迹罕至之处）。
系留气球则通过长长的绳子系留在地面，上升高度可以调整，但是一般不会超过2千米至3千米，比较像专业版的风筝。在测量大气最低层的气象参数及空气成分方面，与其他探空方式，如建设高塔观测或飞机观测相比，系留气球观测明显更经济实惠，也更符合科学用途。
早期探空气球探索
早期的热气球
人类一直生活在地球的表面，早期对第三维空间的探索只能依赖于爬山一类的活动，不过这仍然是在地球表面做运动。摆脱地心引力的束缚，是数千年以来的历史难题。
探空气球出现的历史比较晚。
1783 年，世界的科技中心在法国，孟格菲兄弟发明了热气球，这在当时可是高科技，当年6月3日，兄弟俩在巴黎表演了空中飞行，在10分钟内飞过了2000米，成为当时巴黎市民竞相观看的年度重大事件。从此之后，人类终于走向了第三维空间，并迅速把人能到达的高度提高。在1784年，兄弟俩已经能熟练掌握驾驶技术，到达的高度到了前所未有的3000米。
人类乘坐热气球的记录是英国人创造的，1862年9月2日，亨利·考克斯维尔和詹姆斯·格莱塞驾驶英国人制作的热气球一举突破3.6万英尺（约11千米），不过这是拿命拼来的，高空空气稀薄温度极低，科学家格莱塞在8839米高度时已经失去了意识，意识模糊的考克斯维尔的手已经冻伤，而气球还在向上飞。最终在失去意识前，考克斯维尔用牙扯开了漏气阀，气球安全降落。
这件事给科学家敲响了警种，靠人坐在热气球向上探索大气，最终会出人命的。所以在 19世纪最后 10 年里，科学家发明了探空气球，只需要气球把仪器带上去就行，等气球爆炸落下来，看看仪器的记录即可。
这一思路的转变，迅速带来新的科研成果。1902年，法国科学家泰塞伦·德·波尔和德国科学家理查德·阿斯曼分别独立发现了在对流层上面的平流层，这一发现在 1926 年被气象学家纳皮尔·肖描述为“气象学史上最令人惊讶的发现”。
现代气球探空
气象探空气球发明后，迅速成为对天气和气候进行观测的主力。截目前，全球有11000多个地面气象站和1200个探空气象站，这1200个探空站通常每天升放两次探空气球（国际标准时间0时和12时）。可以想象，全球1200个测站的工作人员充气、悬挂设备、掐着时间同时升放气球的盛况。
并不是所有气球能到平流层。每天，大概有1000个气球能飞到10公里，只有约800个气球能到20公里，最终大概有350个气球到达30公里。
在每天两次的观测中，全球升放的探空气球走失的几率并不低，这要考虑到很多测站放气球时可能遭遇狂风大作，或电闪雷鸣，或机械故障等，即使全部准确升放，所有的探空气球最终还是会爆炸，并无一例外地飘落地面。
（来源：中国气象报社 作者系中国科学院大气物理所副研究员）
