Подъём создаёт разница в плотности
Горелка нагревает воздух внутри оболочки шара. При нагревании воздух расширяется: в том же объёме оказывается меньше его массы, поэтому он становится менее плотным, чем окружающий воздух. Шар вытесняет наружный воздух, и тот действует на него снизу — так же, как вода поддерживает плавающий предмет.
Подъёмная сила зависит не только от лёгкости горячего воздуха. С ней приходится сравнивать вес самого воздуха внутри оболочки, ткани, корзины, пассажиров и оборудования. Шар поднимется, когда вытесненный наружный воздух весит больше, чем вся эта система вместе с воздухом внутри.
Почему холодное утро помогает
При одинаковом давлении холодный наружный воздух плотнее тёплого. Поэтому в том же объёме оболочка вытесняет больше массы воздуха, а разница между весом вытесненного воздуха и содержимого шара может стать больше. Проще говоря, для подъёма появляется дополнительный запас плавучести; холод не толкает шар вверх сам по себе.
Но одного холодного воздуха недостаточно: важна разница между его температурой и температурой воздуха в оболочке, а также общий вес шара. Если горячий воздух остынет, его плотность возрастёт и подъёмная сила уменьшится. Поэтому пилот регулирует нагрев горелкой, удерживая нужную плавучесть.
Так утренний холод становится частью расчёта полёта: он меняет не направление ветра и не работу горелки, а массу воздуха, которую шар способен вытеснить.
