Waarom vaart een luchtballon en vliegt hij niet?

Wanneer we over heteluchtballonnen praten, zeggen we steevast dat een ballon vaart, en niet vliegt. Maar waarom is dat eigenlijk zo, en hoe werkt het precies?

Waarom we “varen”

De term “varen” stamt af van de luchtvaartgeschiedenis. Ballonvaren, voor het eerst succesvol gedemonstreerd door de gebroeders Montgolfier in het Franse Annonay in 1783, is de absolute eerste vorm van bemande beweging door de lucht.

De werking van een heteluchtballon is volledig gebaseerd op de Wet van Archimedes. Deze wet verklaart waarom een schip op het water blijft drijven, en op exact dezelfde manier blijft een luchtballon ‘drijven’ in de lucht. De ballon drijft (of vaart) in de luchtstroming mee, net als een boot op een rivier. Desondanks zijn onze ballonvaarders juridisch gesproken volwaardige piloten met dezelfde soort vliegbewijzen, helikopterlicenties of opleidingen als piloten in andere luchtvaartsectoren.

De Wet van Archimedes en het verschil in dichtheid

Een ballon stijgt op dankzij het verschil in dichtheid (gewicht) tussen de koude omgevingslucht en de warme lucht in de ballon.

Bij standaard atmosferische omstandigheden (1013 hectopascal en 15°C) op de grond weegt één kubieke meter lucht ongeveer 1,225 kilogram. Wanneer we deze lucht met onze branders opwarmen tot zo’n 100°C, zet de lucht uit en daalt de dichtheid. Een kubieke meter van deze warme lucht weegt nog maar 0,975 kilogram.

Dat kleine verschil van 250 gram per kubieke meter is de draagkracht van de ballon.

Een rekenvoorbeeld

Als we dat verschil van 250 gram vermenigvuldigen met het enorme volume van een ballon, zien we pas de echte kracht:

• Een typische luchtballon heeft een volume van zo’n 4.000 kubieke meter.
• 4.000 kubieke meter × 250 gram = 1.000 kilogram aan draagkracht.
• Let wel: van deze 1.000 kg moeten we het gewicht van de ballon zelf (omhulsel, mand, gasflessen en branders - vaak zo’n 400 kg) nog aftrekken. De resterende 600 kg is beschikbaar voor de piloot en de passagiers!

Dit is precies de reden waarom luchtballonnen zo gigantisch groot moeten zijn om mensen te kunnen dragen.

De invloed van warm weer

Je vraagt je misschien af waarom we vaker ’s ochtends vroeg of ’s avonds laat varen? Zodra de buitentemperatuur boven de 15°C stijgt, neemt de draagkracht exponentieel af omdat de omgevingslucht lichter (minder dicht) wordt. Bij warm zomerweer overdag zou de lucht in de ballon extreem heet gestookt moeten worden om voldoende draagkracht te genereren, wat de stof van de ballon zou kunnen beschadigen. Daarom varen we niet op de warmste momenten van de dag.