Почему дирижабль теряет подъёмную силу с высотой
Гелий поднимает дирижабль не сам по себе: важна разница между весом газа внутри оболочки и весом окружающего воздуха. По закону Архимеда аппарат вытесняет воздух, и тот выталкивает его вверх. Чем плотнее воздух снаружи, тем больше его масса в вытесненном объёме — а значит, тем сильнее толчок вверх.
Что меняется в разреженной атмосфере
С высотой атмосферное давление падает, воздух становится менее плотным. Оболочка того же размера вытесняет уже меньшую массу воздуха, поэтому подъёмная сила ослабевает. Сам гелий тоже расширяется при снижении внешнего давления: если оболочка не может увеличиваться, часть газа приходится выпускать, чтобы она не лопнула. Это дополнительно уменьшает запас подъёмной силы.
Чтобы компенсировать разреженный воздух, понадобился бы больший объём оболочки: при меньшей плотности каждому кубометру приходится вытеснять меньше воздуха. Но крупная оболочка тяжелее, требует более прочной конструкции и создаёт большее сопротивление движению. Дополнительный объём помогает подняться, однако сам становится частью нагрузки, которую аппарат должен удерживать.
Высота — компромисс конструкции
Поэтому дирижаблю выгоднее работать на высотах, где атмосфера ещё достаточно плотная и оболочка может обеспечить нужный запас подъёмной силы без чрезмерного увеличения размеров. Это не означает, что подъём на большую высоту невозможен; он требует специальной конструкции и расчёта на расширение газа. Для обычного дирижабля каждый дополнительный метр высоты обходится в уменьшение полезной нагрузки или в более громоздкий аппарат.
