Почему шар поднимается, хотя воздух невидим
Внутри оболочки находится обычный воздух, который нагревает горелка. При нагревании он расширяется: в том же объёме оказывается меньше молекул, поэтому горячий воздух становится менее плотным, чем окружающий прохладный. Разница невелика, но действует на весь объём шара сразу.
Как возникает подъёмная сила
На шар давит воздух со всех сторон. Давление снизу немного выше, чем сверху, и эта разница создаёт выталкивающую силу — тот же физический эффект, благодаря которому всплывает погружённый в воду предмет. Если вытесненный шаром наружный воздух тяжелее, чем горячий воздух внутри вместе с оболочкой, корзиной, горелкой и пассажирами, шар поднимается.
Поэтому важно не просто нагреть воздух, а получить достаточную разницу между его плотностью внутри и снаружи. Оболочка удерживает нагретый воздух, но сама по себе подъём не создаёт. А груз ограничивает высоту: чем больше масса корзины и людей, тем сильнее нужно уменьшить плотность воздуха внутри.
Высотой управляют нагревом
Пилот включает горелку, чтобы нагреть воздух и увеличить подъёмную силу; когда воздух остывает, она уменьшается, и шар опускается. Оболочка постепенно теряет тепло и через стенки, и через открытый снизу проём, поэтому подъём требует повторного нагрева.
Этот принцип даёт пилоту контроль над набором и снижением высоты, но не над направлением полёта: шар движется вместе с воздушным потоком. Так что горелка помогает выбрать, когда подняться или опуститься, а маршрут во многом задаёт ветер.
