天井バルーン

パイロット気球またはピバルとも呼ばれる天井気球は、気象学者が日中に地上からの雲底の高さを測定するために使用されます。過去、そして時には現在でも、上空の風速と風向を測定するために、経緯儀が気球を追跡するために使用されていました。 ^[1] 天井気球の原理は、上昇速度（上昇する速度）がわかっている気球が放出されてから雲の中に消えるまでの時間を計測することで、雲底の高さを計算できるというものです。

天井気球は、通常赤色の小型の（溝付き）ゴム気球で、膨張前は直径 76 mm（3 インチ）で、膨張すると直径約 40 cm（15.75 インチ）になります。膨張後、気球は屋外に持ち出され、放たれます。気球が放たれてから雲に入るまでの時間を計ることで、天井の高さを測ることができます。適切に膨張すると、気球は毎分 140 メートル（毎分 460 フィート）の速度で上昇します。雲の底が平らで固いことはめったにないため、天井の高さは気球が消えた時ではなく、色が薄れ始めた時になります。気球は、霧や吹雪の層への垂直視程を測定するのにも使用できます。この場合、気球は放たれるとすぐに薄れ始めるため、垂直視程は気球が消えた時になります。気球が雲層のかなりの距離まで見える場合は、航空機にとって重要なので観測者はそれを記録する必要があります。

雲の高度を測るには、雲上気球は信頼性が高く、安全で、簡単な方法です。しかし、観測者が知っておくべき欠点がいくつかあります。雨や湿った雪は気球の上昇を遅らせ、雲上気球が実際よりも高く見えるようにし、強風や視界不良は、気球が実際よりも雲の中に入ったように見える原因となります。気球は毎分 140 メートル (毎分 460 フィート) の速度で上昇するため、高度 700 メートル (2,300 フィート) に達するまでに 5 分以上かかります。この高さを超えると、双眼鏡を使っても気球を追跡することは難しく、気球から目を少しでも離すと、ほぼ確実に気球は消えてしまいます。

夜間にバルーンを使用するのが現実的でない場合は、天井プロジェクターが使用されます。ただし、薄暮時には天井プロジェクターを使用できない可能性があり、その場合はパイロットバルーンライトが使用されます。これは、バッテリーに取り付けられた単純な懐中電灯です。バッテリーを充電するには、バッテリーを 3 分間水に浸し、バルーンに結び付けてから膨らませます。現在では、これらはめったに使用されません。

バルーンと関連機器は通常、ガスシリンダー近くの壁に取り付けられたキャビネットに保管されます。キャビネットには 3 つのドアがあり、そのうちの 1 つは下向きに開き、そこにフィラー スタンドが取り付けられています。フィラー スタンドの上部には、2 つのリングが付いた L 字型のパイプがあります。小さなリングは下部にあり、大きなリングは上部にあり、膨張ノズルと呼ばれます。リングは、バルーンが膨張したときにチューブがスタンドから落ちたり、上昇しすぎたりするのを防ぎます。上部のリングには、取り付けられたバルーンをつかむのに役立つように、いくつかの溝が刻まれています。

パイプの底には重りが付いており、正確な量のガスが追加されると、重りが持ち上がり、バルーンが満杯になったことを示します。このパイプにはゴムホースが取り付けられており、フィラースタンドを 2 回通過します。最初の穴はチューブよりも大きく、動きを許容します。2 番目の穴はチューブを所定の位置に保持するために使用されます。

そこからチューブはニードルバルブにつながり、バルーンに流れるガスの量を制御します。2 番目のチューブは、バルブからガスシリンダーに取り付けられたレギュレーターバルブにつながり、このレギュレーターバルブはチューブを通って流れます。このバルブには 2 つの圧力ゲージが付いています。1 つはガスシリンダーに残っている全圧力を示し、もう 1 つはチューブを通って流れるガスの量を示します。通常、シリンダーはスチール製で、重量は約 140 ポンド (65 kg) です。標準圧力で約 200 ft ³ (5.7 m ^{3 ) 相当のガスが含まれており、2000 psi (14}メガパスカル)の圧力で保存され、約 120 個のバルーンを膨らませることができます (公称直径 45 cm による)。

キャビネットの反対側には、風船、ひも、ピバルライトを保管するスペースがあります。風船に充填するガスは ヘリウムまたは水素です。天井の風船はコストが低いため、水素ガスで充填されることが多いですが、ヘリウムが使用されることもあります。

バルーンは膨張ノズルに取り付けられ、首の周りに紐が巻かれます。安全メガネと聴覚保護具を着用した後、ニードルバルブが完全に閉じていることを確認します。次に、シリンダーのメインバルブが開かれ、続いてレギュレーターバルブが開かれます。次に、ニードルバルブが開かれ、バルーンが膨張し始めます。バルーンが適切なサイズに達すると、膨張ノズルが上がり始めます。この時点で、ニードルバルブはレギュレーターバルブとシリンダーバルブとともに閉じられます。次に、紐を使用してバルーンの首を結び、ガスが漏れないようにします。

バルーンが不良品であったり破裂したりすることが時々あるため、膨らませる際には注意が必要です。バルーンを膨らませる人がゴーグルや聴覚保護具を着用していない場合、目や耳に損傷が生じる可能性があります。

• 気象気球
• 観測気球
• 水素技術のタイムライン
• セオドライト § ピバル

• カナダ環境省 - 大気環境サービス、技術マニュアル (TM07-01-01) 天井バルーン装置 76 mm (3 インチ)。

ウィキメディア・コモンズには、天井バルーンに関連するメディアがあります。