Luftballons

An einem trüben Spätherbsttag vor mehr denn hundert Jahren machten zwei Brüder, ihres Zeichens Fabrikbesitzer in Vidalon-lés-Annonay in den Cevennen, einen Spaziergang. Bewundernd schauten sie dem Spiel der Natur zu, wie sich allmählich, scheinbar aus dem Unsichtbaren, weiße Wolkenschwaden in halber Höhe der Täler bildeten, um dann an den steilen Felswänden langsam hochzuklettern und schließlich oben an der Bergspitze, mit anderen vereinigt, als ballige Wolken in noch größere Höhe sich zu schwingen. Millionen und Abermillionen Menschen hatten sicherlich dieses Schauspiel der Natur schon betrachtet. Was die beiden Brüder von den früheren Beobachtern unterschied, war, dass ihnen der Gedanke durch den Kopf blitzte: »Wenn man so eine Wolke nun in einen Sack stecken würde, wäre sie wohl imstande den Sack auch mit in die Lüfte zu erheben?« Eifrig wurde dieser Gedanke auf dem Heimweg diskutiert und bald veranstalteten sie einen kleinen Versuch. Da es nicht gut anging, an den Felswänden der Cevennen auf den Wolkenfang zu gehen, erzeugten sie die Wolke künstlich, der weiße, aus einem Kessel kochenden Wassers aufsteigende Dampf stellte sie vor. Ihn ließ man in einen Sack ein: Aber diesem fiel es gar nicht ein, in die Lüfte zu steigen, der Wasserdampf machte ihn nur nass und dadurch noch schwerer als er schon war.

Da lasen die Brüder einige Zeit später ein Buch von Pristley, das über die Eigenschaften der verschiedenen damals bekannten Luftarten, unter anderem des Wasserstoffs, nähere Angaben enthielt. Sie wiederholten ihren Versuch mit Wasserstoff, aber auch der gelang nicht, die verwendete Hülle war zu wenig dicht und viel zu schwer. Da plötzlich kam ihnen beim Anblick eines Strohfeuers auf dem Feld der Gedanke, den von diesem Feuer erzeugten, jählings in die Lüfte wirbelnden heißen Rauch zu verwenden. Ein großer Papiersack wurde darüber gehalten und richtig: Die große Tüte stieg in die Luft!

Am 4. Juni 1783 wiederholten die beiden Brüder, sie hießen Montgolfier, den Versuch mit einem großen Lein­wand­ballon von 12 m Durchmesser. Unter der nach unten gekehrten Öffnung wurde ein Strohfeuer angemacht und das große Ungetüm hob sich mit großer Schnelligkeit einige hundert Meter in die Höhe. Das gab ein Aufsehen im ganzen Lande. In Paris begeisterte man sich sofort und materialisierte (was in solchen Fällen die Hauptsache ist) die Begeisterung in Gestalt einer Geldsammlung. Das zusammen­gesteuerte Kapital aber übergab man einem begabten, damals 37 Jahre alten Professor der Physik, Namens Charles, mit der Bestimmung, das Experiment der Provinzler Montgolfiers in der Hauptstadt der Welt zu wiederholen. Charles konnte aber beim besten Willen nicht in Erfahrung bringen, mit was für einer Art ›Luft‹ der Ballon in Annonay gefüllt worden war. Er riet auf Wasserstoff und füllte damit einen leichten Ballon von 4 m Durchmesser. Reichlich zwei Monate später wie die ›Montgolfiere‹ stieg in Paris unter dem Jubel des Publikums nun die ›Charliere‹ in die Lüfte. Am 1. Dezember führte dann von den Terrassen der Tuilerien der ›globe aerostatique‹ zum ersten Male zwei Menschen und zwar Charles und seinen Mechaniker Robert empor, eine historische Szene, die in einem sehr spaßigen ›illustrierten Extrablatt‹ (image populaire colorièe) der Nachwelt überliefert ist, das sich aber heute wegen einiger darin enthaltener Derbheiten zur Reproduktion nicht mehr eignet.

Auch mit Montgolfiers Heißluftballon schwängen sich verschiedene Personen im Laufe der nächsten Zeit in höhere Regionen, leider nicht, ohne dass schließlich der Ingenieur Romain und der Chemiker Rozier den Tod fanden, als bei einer Fahrt das zum Warmhalten der Ballonluft unterhaltene Feuer plötzlich die leichte Stoffhülle in Brand setzte.

Der Erfindergedanke war zweifellos von Montgolfier ausgegangen. Sein Ballon war auch der erste gewesen und besaß viele Vorzüge, vor allem den, dass die zum Aufsteigen nötige warme Luft jederzeit überall mit Leichtigkeit erzeugt werden konnte. Der Auftrieb der heißen Luft kam etwa dem unseres jetzigen Leuchtgases gleich. Der Verlust an Wärme konnte durch leichtes mitgeführtes Brennmaterial (Stroh) längere Zeit ersetzt werden. Wollte man höher steigen, also den Auftrieb vergrößern, so brauchte man nur tüchtig zu feuern, wollte man sich herablassen, so löschte man das Feuer, die Ballonluft erkaltete dann langsam und verlor so allmählich ihren Auftrieb.

Da aber an ein Herstellen der Hülle aus unverbrenn­lichem Material nicht zu denken war, lag die Gefahr sehr nahe, dass das zum Warmhalten der Luft dienende Feuer direkt oder indirekt durch Funken die Hülle in Brand setzte. Verschiedene Unglücksfälle, die sich in dieser Hinsicht ereigneten, ließen dann auch alsbald die Benutzung warmer Luft, die ›Feuerballons‹, in Vergessenheit geraten. Zudem lernte man immer besser und besser Wasserstoffgas erzeugen.

Der Vorzug dieses Gases ist seine große Leichtigkeit, der Auftrieb bei normalem Barometerstand beträgt etwas über 1 kg/1 m³, d. h. ein Ballon von 1 m³ Inhalt vermag reichlich 1 kg zu tragen, falls die Hülle nichts wiegen würde. Das in neuerer Zeit an Stelle des Wasserstoffs bei Ballonfüllungen verwendete Steinkohlengas (Leuchtgas) hat nur den Vorzug, billiger und bequemer erhältlich zu sein. Aber es ist nicht so leicht und erteilt daher den mit ihm gefüllten Ballon einen geringeren Auftrieb. Je nach der Zusammensetzung etwas verschieden, trägt 1 m³ Leuchtgas knapp 0,75 kg.

Ein Ballon, der z. B. 1000 kg tragen soll (einschließlich Eigengewicht), muss demnach bei Wasserstofffüllung rund 1000 m³ fassen, was einer Kugel von etwa 12 m Durchmesser entspricht, bei Leuchtgasfüllung müsste der Ballon, um die gleiche Tragfähigkeit aufzuweisen, etwa 13,5 m Durchmesser erhalten.

Alle die Zahlen, die ich eben angab, haben jedoch nur allgemeinen Orientierungswert, denn es ist wohl zu bedenken, dass der Auftrieb irgendeines Gases nur ein relativer Begriff ist. Das Gewicht des in der Ballonhülle eingeschlossenen Gases bleibt dasselbe, aber das spezifische Gewicht der umgebenden Luft ändert sich. Es ist uns ganz geläufig, von der ›dünneren, leichteren‹ Luft zu sprechen, die in höheren Bergregionen herrscht. Wenn ein Ballon in diese Höhe kommt, so ist das in ihm steckende Gas im Vergleich zur Umgebung nicht mehr um ebenso viel leichter wie weiter unten, weil die umgebende Luft ›leichter‹ geworden ist. Er wird also an Auftrieb einbüßen und schließlich, wenn die umgebende Luft dasselbe spezifische Gewicht hat, wird der Ballon in gleicher Höhe schweben bleiben und schließlich sinken.

Dazu kommt aber noch eins: Jedes Gas ändert sein Volumen ganz beträchtlich mit der Temperatur, in der Kälte zieht es sich zusammen, in der Wärme dehnt es sich aus. Wenn ich im Sommer in einem kalten Raum, etwa im Eiskeller, eine Schweinsblase mit Leuchtgas fülle und fest zubinde, und dann in den warmen Sonnenschein bringe, dauert es keine paar Minuten und sie platzt mit lautem Knall auseinander, das Gas hat sich ausgedehnt, und da es nicht entweichen konnte, seine Hülle gesprengt. Um derartige Vorkommnisse bei großen Ballons zu vermeiden, lässt man eine Öffnung. Damit verhütet man jedoch lediglich ein Zerspringen der Hülle, das sich ausdehnende Gas tritt teilweise aus der Öffnung heraus und verfliegt. Kommt der Ballon dann wieder in eine kühlere Region, so zieht sich das Gas im Inneren wieder zusammen: Das Volumen verringert sich, es füllt die Hülle nicht mehr aus, und diese bekommt ein faltiges, schlappes Aussehen, der Ballon verliert gleichzeitig ganz bedeutend an Auftrieb. Bei der Fahrt im Ballon machen sich alle diese physikalischen Erscheinungen sehr unangenehm bemerkbar. Während der Füllung war z. B. bedeckter Himmel und kühles Wetter. Der Ballon steigt, er übersteigt die Wolkenschicht und wird plötzlich von der Sonne voll beschienen, die Wärme dehnt sofort seine Füllung aus und eine Menge Gas entweicht. Der Ballon kommt in eine höhere, kältere Luftschicht, die Sonnenwärme tritt demgegenüber zurück: er schrumpft wieder zusammen und sinkt, sinkt z. B. in eine tiefere Wolkenschicht, die ihm auch noch die Sonnenstrahlen entzieht: er wird noch schlapper und sinkt noch schneller. All dies Auf und Nieder muss der Luftschiffer in Kauf nehmen. Dem veränderlichen Auftrieb seines Fahrzeuges kann er nur dadurch begegnen, dass er die Belastung ändert, und da es ihm unmöglich ist, sie im Luftmeer zu vermehren, so muss er sich darauf beschränken, sie zu vermindern, d. h. er kann den Ballon durch Auswerfen von Ballast zum Steigen bringen. Will er aus irgendeinem Grund, vielleicht um sich zu orientieren, während eine Wolkenschicht die Erde seinen Blicken entzieht, etwas tiefer, so muss er wohl oder übel von dem kostbaren Gasvorrat in seinem Ballon einen Teil herauslassen, natürlich auf Nimmerwiedersehen.

In dem launischen Luftmeer, wo warme und kalte Schichten unberechenbar wechseln, die eine Luftströmung den Ballon bald dahin, bald dorthin treibt, ist das Fahren daher keineswegs so leicht und von der einfachen, von Montgolfier erkannten Möglichkeit, mit Hilfe eines mit warmer Luft oder mit leichten Gasen gefüllten Ballons in die Lüfte zu steigen, bis zu einem Fahrzeug, das in eben diesen Lüften dem Willen des Menschen gehorcht, war ein weiter Weg, jedenfalls ein viel weiterer und beschwerlicherer als sich Montgolfier, Charles und deren Zeitgenossen träumen ließen.

Entnommen aus dem Buch:

Siegfried Hartmann

Naturwissenschaftlich-Technische Plaudereien

Naturwissenschaft und Technik bilden die Grundpfeiler unserer Kultur. Alles, was das moderne Leben von früheren Epochen der Menschheit in charakteristischer Weise unterscheidet, beruht in letzter Linie auf den Fortschritten des Naturerkennens und der wachsenden Fähigkeit, Kräfte der Natur in den Dienst der Menschen zu zwingen.
Der Ingenieur und technische Publizist Siegfried Hartmann (1875 – 1935) bewegte die größeren Tageszeitungen dazu, regelmäßig allgemeinverständliche Artikel zu veröffentlichen, die in unterhaltender Form die wichtigsten technischen und naturwissenschaftlichen Erscheinungen dem Verständnis des Lesers näherbringen. Aus diesen Aufsätzen stellte Hartmann für dieses Buch einen repräsentativen Querschnitt zusammen.

  PDF-Leseprobe € 18,90 | 182 Seiten | ISBN: 978-3-695-71317-2

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