Os balões meteorológicos coletam dados importantes da atmosfera. Justin Bane/EUA Imagens da Marinha/Getty Em uma estação meteorológica isolada na região central dos Estados Unidos, um técnico sai de um pequeno galpão de tijolos segurando um balão meteorológico . Não é apenas um balão de festa de aniversário, veja bem, mas uma enorme esfera branca com mais de 1,5 metros de diâmetro. Cheio com mais de 8,5 metros cúbicos (300 pés cúbicos) de gás hélio, o enorme balão puxa a mão do cientista com uma força de cerca de dois quilos.
Por outro lado, o cientista segura uma radiossonda, uma leve caixa de papelão cheia de instrumentos científicos que fica amarrada ao fundo do balão. Caminhando por uma clareira vazia, ele solta suavemente o balão e a radiossonda.
À medida que o balão se afasta da Terra, a radiossonda já está trabalhando arduamente, enviando informações atmosféricas de volta aos data centers.
Depois de uma hora, o balão subiu a quase 30.480 metros (100.000 pés). Esta é a estratosfera, a penúltima camada atmosférica antes do espaço sideral. Abaixo, as características da Terra são obscurecidas por uma espessa camada de nuvens. Acima, o céu azul esmaeceu para um preto escuro. É uma bela vista, vista apenas por alguns astronautas e pilotos de teste.
Para o balão, estas vistas deslumbrantes serão os seus últimos momentos. À medida que o balão meteorológico sobe mais alto, ele se expande. Pode ter começado de forma modesta, mas agora, a quase 29 quilómetros de altura, o balão inchou até ao tamanho de um camião em movimento.
Esticada até ao limite, a fina borracha sintética do balão rebenta e envia a minúscula radiossonda de volta à Terra. Em segundos, o vento atinge um pequeno pára-quedas laranja e retarda a descida do dispositivo. Horas depois – e a centenas de quilômetros de onde decolou pela primeira vez – o balão meteorológico toca o solo.
Todos os dias, centenas destes balões em todo o mundo realizam esta viagem dramática perto do espaço. Mais de 70 anos depois de os cientistas terem lançado o primeiro balão meteorológico experimental, eles continuam a ser o carro-chefe das previsões meteorológicas modernas. Quer se trate de um alerta de tornado ou do boletim meteorológico no noticiário das 6 horas, os balões meteorológicos são o que mantêm as pessoas no solo sintonizadas com o funcionamento meteorológico da alta atmosfera.
Que tipo de informação um balão meteorológico coleta e como ele realiza essa façanha? Leia mais para descobrir.
Conteúdo
Usos para balões meteorológicos
Componentes de um balão meteorológico
Lançamento de balão meteorológico
Usos para balões meteorológicos
Em 1785, o balonista francês Jean-Pierre Blanchard decolou de Paris em uma viagem recorde através do Canal da Mancha. Acompanhando o passeio estava John Jeffries, um médico americano conhecido por se interessar pela observação do tempo. Nos céus do Norte da Europa, Jeffries esperava registar algumas das primeiras medições da alta atmosfera. Quando o balão chegou perigosamente perto de cair no Canal da Mancha, Jeffries foi forçado a lançar seu equipamento ao mar para aliviar a carga.
Hoje, os balões meteorológicos fazem a maior parte do trabalho para nós, permitindo que os especialistas permaneçam em segurança no solo. Só nos Estados Unidos, balões meteorológicos são lançados duas vezes por dia a partir de 92 estações meteorológicas. Isso equivale a um total de 67.160 balões por ano. Em todo o mundo, mais de 900 estações meteorológicas dependem de lançamentos diários de balões meteorológicos.
É quase impossível prever o tempo sem conhecer as condições da alta atmosfera. Pode estar ensolarado e tranquilo ao nível do mar, mas a 5.486 metros (18.000 pés), um sistema fraco de tempestades poderá em breve se transformar em algo mais perigoso. Ao enviar esquadrões regulares de balões para medir as condições da alta atmosfera, os meteorologistas podem acompanhar as tempestades que se aproximam.
Há um século, os cientistas só podiam prever o tempo a partir de medições feitas no terreno. Com um conjunto de dados tão limitado, o melhor que os meteorologistas podem fazer é prever o tempo daqui a algumas horas. Com os balões meteorológicos, porém, os cientistas podem traçar as condições meteorológicas com dias de antecedência.
Esta informação não apenas mantém os corredores longe da chuva – ela salva vidas. Os dados meteorológicos de alta altitude são essenciais para prever desastres naturais que se aproximam, como tornados, tempestades ou inundações repentinas. Graças aos balões meteorológicos, as autoridades podem enviar suprimentos e pessoal de emergência para uma área afetada horas antes de ocorrer um desastre climático.
Assim como os modelos de foguetes e aviões controlados remotamente, os balões meteorológicos também entraram no mercado de hobby. Em 2009, os cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts Oliver Yeh e Justin Lee usaram um balão meteorológico, um refrigerador, um telefone celular e uma câmera digital para tirar uma fotografia da Terra em alta altitude por menos de US$ 150.
Logo, outros hobbyistas estavam montando suas próprias câmeras do espaço próximo. Claro, Yeh e Lee alertam que lançar coisas na estratosfera pode ser perigoso [fonte:Projeto Icarus]. Se não estiver equipado com pára-quedas adequados, um balão meteorológico amador pode se tornar um projétil mortal se cair em uma área urbana. Os balões também poderiam provocar um desastre ao serem sugados pelos motores a jato de um avião comercial que passasse. Se você começar a construir seu próprio projeto científico em grandes altitudes, certifique-se de seguir todas as precauções adequadas.
Balões de alta altitude especialmente projetados também são usados frequentemente pela NASA para realizar experimentos próximos ao espaço. Durante uma chuva de meteoros, um balão de alta altitude pode coletar poeira cósmica emitida pelas rochas espaciais que passam. Balões "inteligentes" do tamanho de bolas de praia foram lançados para monitorar as condições climáticas nas instalações da NASA antes do lançamento de um foguete [fonte:Mullins]. A NASA até brincou com o envio de balões de alta altitude para sondar a atmosfera ao redor de Marte.
Veremos mais de perto os componentes de um balão meteorológico na próxima página. Passeio de balão Por que deixar as radiossondas se divertirem? Em julho de 1982, o motorista de caminhão Larry Walters amarrou 42 balões meteorológicos a uma cadeira de jardim com o objetivo de voar para fora de Los Angeles, seguindo as correntes de vento sobre o deserto, e descansar em segurança nas Montanhas Rochosas. Os balões tinham mais poder de sustentação do que Walters esperava e, em poucos minutos, sua cadeira de jardim voadora atingiu a altitude gelada de 16.000 pés (4.879 metros). Felizmente, Walters tinha uma arma de ar comprimido a bordo e conseguiu disparar alguns balões, descendo com segurança para um quintal em Long Beach, Califórnia.
Componentes de um balão meteorológico
Ocasionalmente, um proprietário americano acorda e encontra um balão meteorológico gasto em seu quintal. É uma visão estranha:tiras de neoprene esfarrapadas, cordas emaranhadas, um pára-quedas amassado e uma pequena caixa de papelão. Não é nenhuma surpresa que os balões meteorológicos sejam frequentemente confundidos com naves extraterrestres.
O componente central de todo o conjunto é a radiossonda, uma caixa de papelão do tamanho de uma caixa de sapatos contendo três instrumentos atmosféricos básicos:
Termistor. Uma haste de metal coberta de cerâmica que atua como um termômetro rudimentar.
Higristor. Um pequeno slide que funciona como sensor de umidade. A lâmina é revestida com uma película de cloreto de lítio (LiCl), cuja resistência elétrica muda de acordo com a umidade ambiente.
Barômetro aneróide. Um pequeno instrumento de metal cheio de ar que mede a pressão do ar. À medida que a pressão do ar ao seu redor diminui em altitudes mais elevadas, o recipiente se expande, acionando um sensor.
A radiossonda também possui um transmissor de rádio de baixa potência para retransmitir dados de todos os três instrumentos de volta aos receptores no solo. Uma pequena bateria fornece energia para a radiossonda.
A vantagem de uma radiossondagem é que os cientistas não precisam recuperar o dispositivo para obter dados meteorológicos. Nas décadas de 1920 e 1930, quando os meteorologistas usavam pipas ou aeronaves para medir dados meteorológicos da atmosfera superior, os especialistas teriam que esperar até que a aeronave pousasse ou a pipa fosse recolhida antes de poder começar a fazer cálculos meteorológicos.
Segurando todo o conjunto no alto está um grande balão feito de neoprene, uma borracha sintética. Os balões são preenchidos com hélio ou hidrogênio, dependendo das preferências de cada estação de lançamento. O hidrogênio é mais barato, tem melhor capacidade de elevação e pode ser facilmente extraído da água. No entanto, o hidrogénio também é muito inflamável – um facto que levou muitas estações meteorológicas tímidas a explosões a adoptarem o hélio.
Ao todo, uma montagem completa de um balão meteorológico custa cerca de algumas centenas de dólares. Um foguete de alta altitude, por outro lado, pode custar várias centenas de milhares de dólares para apenas um único voo. Mesmo um voo de aeronave em alta altitude pode custar milhares de dólares por hora. O relativo baixo custo dos balões meteorológicos é o que os mantém como o dispositivo ideal para registrar dados meteorológicos há mais de seis décadas. Encontros íntimos Com tantos milhares de balões meteorológicos lotando os céus, é inevitável que alguns sejam confundidos com espaçonaves alienígenas. O caso de maior repercussão ocorreu em julho de 1947, quando oficiais militares em Roswell, Novo México, surpreenderam o mundo com relatos de que haviam recuperado os restos de um “disco voador”. Mais tarde, porém, relatórios do governo mostraram que os destroços eram de um balão experimental ultrassecreto usado para monitorar os testes nucleares soviéticos.
Lançamentos de balões meteorológicos
Num campo isolado no meio da Austrália, funcionários da NASA inflaram lentamente um enorme balão de hélio que transportaria um telescópio de raios gama de 2 milhões de dólares para a atmosfera superior. O local era perfeito para o lançamento de um balão:plano, seco e claro. Antes que o balão estivesse totalmente inflado, porém, uma súbita rajada de vento pegou o balão e o fez voar pelo campo. Os membros da tripulação correram para salvar suas vidas quando o telescópio bateu em um SUV próximo e atravessou uma cerca antes de se amontoar a mais de 150 metros de distância.
Das muitas coisas que podem dar errado durante o lançamento de um balão, deixar um rastro de destruição é obviamente uma das piores. A maioria dos balões meteorológicos, por outro lado, são lançados sem problemas. Nos Estados Unidos, as estações meteorológicas normalmente terão um galpão no local construído especialmente para inflar balões. Para preparar um balão para lançamento, um técnico primeiro prende o balão a um bico e começa a enchê-lo com hélio ou hidrogênio. À medida que ela vai enchendo, ele testa a bateria da radiossonda, sintoniza o equipamento de rádio e prende todo o conjunto com um pedaço de fio de náilon.
Depois que o balão estiver inflado até ficar do tamanho de uma bola de ioga, o técnico o amarra e o leva para fora. Caminhando com o balão por uma curta distância, longe de árvores, linhas de energia e outros obstáculos, ele simplesmente o empurrará suavemente para cima.
Assim que o balão começa a flutuar, a radiossonda começa a funcionar, transmitindo dados para computadores meteorológicos no solo. Em tempo real, esses computadores plotam os dados em modelos meteorológicos tridimensionais e os enviam para estações meteorológicas em todo o país. Enquanto isso, os técnicos de solo rastreiam o balão subindo com equipamento de radar. Ao observar o movimento lateral do balão ascendente, eles podem calcular a velocidade e a direção do vento em diferentes altitudes.
Há uma razão pela qual os balões meteorológicos não flutuam simplesmente no espaço. À medida que o balão se afasta da Terra, há menos ar para empurrar contra a parte externa do balão. Com menos pressão atmosférica para controlá-lo, o gás dentro do balão se expande à medida que sua altitude aumenta. No entanto, o balão só consegue expandir-se até certo ponto e normalmente rebenta em altitudes superiores a 24,1 quilómetros - cerca de três vezes mais altas que o Monte Everest.
Se a radiossonda simplesmente caísse na terra, ela poderia causar estragos mortais nos assentamentos humanos abaixo. É por isso que cada balão meteorológico possui um pequeno pára-quedas conectado ao cordão que une a radiossonda ao balão. À medida que o balão sobe, o pára-quedas permanece dobrado pela corrente descendente do ar. Quando a montagem começa a descer, no entanto, o pára-quedas se abre, reduzindo a velocidade do balão para 9,8 metros por segundo (22 milhas por hora).
Na maior parte do tempo, os balões meteorológicos simplesmente se transformam em lixo após uma viagem ao espaço próximo. Se os balões apanharem uma rajada de vento particularmente forte, poderão viajar centenas de quilómetros – pousando em qualquer lugar, desde um pântano pantanoso até aos picos nevados das Montanhas Rochosas. Enviar helicópteros para recolher quase 200 balões meteorológicos lançados diariamente nos Estados Unidos simplesmente não está no orçamento.
No entanto, dentro de cada radiossonda há um grande envelope com postagem paga. Se você encontrar um balão meteorológico antigo, basta colocá-lo dentro do envelope e colocá-lo em uma caixa de correio, e dias depois ele será devolvido ao Serviço Meteorológico Nacional para voar novamente. Balões Assassinos Nos últimos dias da Segunda Guerra Mundial, os militares japoneses amarraram bombas no fundo de balões meteorológicos e os enviaram flutuando em direção ao Canadá e aos Estados Unidos. Os japoneses imaginaram que os balões iriam desencadear uma onda de incêndios florestais e explosões mortais, retardando o avanço americano através do Pacífico. A propaganda japonesa relatou que os balões mataram 10.000 americanos, mas, na realidade, o único caos causado foi a morte de seis pessoas.
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Fontes
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