Un ballon utilisé
pour emporter une nacelle est une enveloppe légère,
étanche au gaz, souple et qui peut être élastique
ou non. On la remplit avec un gaz plus léger que l'air
(hydrogène, hélium…). Son volume et la densité
du gaz qu'il contient déterminent la force verticale qui
s'exercera sur lui, grâce au principe de la poussée
d'Archimède.
Les ballons qui servent pour les mesures météorologiques
sont de deux types :
- ballon-pilote de petit diamètre
(masse de l'enveloppe généralement de 10 ou 30g
-jusqu'à 200g) pour la mesure du plafond (altitude à
la base des nuages) et des vents à basse altitude à
l'aide d'un théodolite (les ballons sont colorés
et ils emportent une lampe lors des mesures nocturnes) ou d'un
radar (un réflecteur radar est accroché au ballon).
- ballons utilisés dans le cadre du radiosondage, des expériences
scolaires (ballons-école) ou ballons radioamateurs. Ils
sont généralement en latex et contiennent quelques
centaines de litres à quelques mètres-cube d'hélium
(ou d'hydrogène) de façon à emporter une
charge utile ne dépassant pas 3kg. La plupart du temps,
ils sont gonflés de façon à éclater
à des altitudes comprises entre dix et quarante kilomètres
et pour monter à une vitesse de l'ordre de 300m/mn (5m/s).
Histoire
Le premier ballon à air chaud des frères
Mongolfier était en papier doublé d'une toile de
coton. Le papier assurant l'étanchéité que
la toile de coton, plus résistante, ne pouvait avoir. En
1783, lors du premier vol d'un ballon à hydrogène,
le physicien Jacques CHARLES utilise une enveloppe constituée
d'un tissu de soie imperméabilisé par un vernis
à base de caoutchouc.
En 1824 le physicien anglais Michael FARADAY fabrique
le premier ballon de baudruche en latex.
En 1892, après quelques essais avec des enveloppes en papier
pétrolé, Gustave HERMITE et Georges BESANÇON
utiliseront un ballon de baudruche pour la fabrication de leur
premier ballon-sonde en 1892. A cette époque le latex utilisé
était sensible à l'ozone atmosphérique, les
altitudes les plus élevées (>25000m) étaient
difficiles à atteindre.
C'est avec le développement du radiosondage,
à partir de 1930, que les enveloppes en latex seront produites
industriellement.
Fabrication des enveloppes
Actuellement on trouve couramment des enveloppes en
mylar métallisé, non extensibles, elles peuvent
prendre des formes diverses et être imprimées (petits
ballons d'enfants par exemple). Le polyéthylène
noir est utilisé en film d'épaisseur 15 ou 20 microns
pour réaliser des "ballons solaires", sortes
de montgolfières . On peut trouver des ballons en vinyl
(PVC) ou en chloroprène (produit qui sert à fabriquer
le Néoprène) mais les enveloppes utilisées
pour le radiosondage sont généralement en latex
de couleur beige tirant sur le blanc en fonction de l'étirement
de l'enveloppe.
Le latex est un caoutchouc naturel issu de l'hévéa.
Les enveloppes fabriquées en latex sont biodégradables
et perdent très rapidement leur caractéristiques
mécaniques sous l'effet de la chaleur ou de la lumière
solaire ; leur durée de vie est plus courte que celles
en chloroprène mais leurs performances sont mieux adaptées
au radiosondage à haute altitude. L'ozone et le rayonnement
UV à haute altitude raccourcissent fortement la durée
de vie d'un ballon en latex. Le stockage prolongé des enveloppes
doit se faire dans un endroit à l'abri de la lumière,
à température modérée et avec une
hygromètrie stable, comme par exemple dans une armoire
du genre de celle utilisée par le centre de Payerne (photo
ci-dessous). L'enveloppe déballée doit être
utilisée le plus tôt possible.
Les enveloppes sont fabriquées par moulage,
soit en plongeant une forme pleine dans une émulsion de
latex, soit en injectant le latex dans un moule creux, tournant
dans tous les sens et réchauffé à 100°C.
Après démoulage rapide, l'ébauche d'enveloppe
ainsi obtenue a un diamètre nettement plus faible que son
diamètre définitif qui sera obtenu ensuite par gonflage.
Une fois la polymérisation du latex effectué, l'enveloppe
est talquée, dégonflée puis pliée
avant emballage.
Cette deuxième méthode donne des enveloppes
plus régulières en épaisseur, à conditions
de gonflage identiques elles permettent d'obtenir de plus hautes
altitudes d'éclatement et une plus faible dispersion de
celles-ci. Ce ne sont pas les moins chères à l'achat
mais peuvent s'avérer plus rentables car, en choisissant
le modèle le plus léger permettant d'obtenir l'altitude
souhaitée (16km, par exemple), le poucentage d'éclatements
à trop basse altitude sera beaucoup plus faible et le coût
supplémentaire des relâchers en sera réduit
d'autant.
La manche de gonflage est plus épaisse car
elle doit résister à la traction de la ficelle.
Son diamètre va de 1 à 5cm pour une longueur de
10 à 20cm. Entre 200 et 2000gr le diamètre de ce
tube est de 3 cm puis il passe à 5cm à partir
de 2000gr (photo ci-dessus)
Les enveloppes en latex sont référencées
par leur masse qui va de 10 à 3000 grammes, les références
habituelles pour le radiosondage vont de 200 à 1200 g.
Avant le radiosondage,
les enveloppes peuvent être déballées et
stockées dans cette enceinte dans laquelle l'hygrométrie
et la température sont maîtrisées.
Celui qui achèterait ces ballons
âgés de 18 ans serait certainement très déçu
par leur comportement au moment du gonflage. (ph. prise en 2014
à Friedrischafen, lors du salon radioamateur )
Fabricants les plus connus : - Totex (Japon), le principal fabricant
mondial de ballons météo
- KKS Cosmoprene - The Weather Balloon Mfg (Japon) (voir doc
ci-dessous)
- Pawan Rubber Products (Inde)
- Kaymont ex-Kaysam (US) a cessé sa production et distribue
Totex
- Ningbo Yunhuan Electronics Group (Chine)
- Jiangsu Hongda Latex Products (Chine)
Photo ci-contre : deux ballons KKS-Cosmoprene. Le plus petit est
un ballon-pilote de 30g tandis
que le plus gros est un 600g contenant un parachute intégré.
Caractéristiques générales des ballons
en latex
Le tableau ci-dessous regroupe les caractérisques
suivantes :
- type de ballon = poids de l'enveloppe en grammes
- D dégonflé = diamètre approximatif de l'enveloppe
dégonflée (en mètre)
- D gonflé = diamètre moyen du ballon gonflé
prêt à être lâché (en mètre)
- V gonflé = volume de la sphère correspondant au
diamètre "D gonflé" (en mètre-cube)
- D éclatement = diamètre du ballon juste avant
qu'il n'éclate (en mètre)
- Prix indicatif en € : prix relevé en juillet 2008
chez un fournisseur US et converti en euros.
Remarque : ces valeurs sont approximatives et dépendent
du fabricant.
type ballon
D dégonflé
D gonflé
V gonflé
D éclatement
Prix indic. en €
30 g
0.18
0.64
0.137
1.1
7
100 g
0.35
0.74
0.212
1.5
9
200 g
0.48
1.18
0.860
3
13
300 g
0.60
1.50
1.767
4.1
20
350 g
0.70
1.56
1.988
4.5
27
500 g
0.84
1.75
2.806
5.6
30
600 g
0.93
1.77
2.903
6.3
33
700 g
1.02
1.82
3.157
6.7
800 g
1.08
1.85
3.315
7.0
50
1000 g
1.15
1.88
3.479
8.0
59
1200 g
1.27
1.91
3.648
8.9
73
1500 g
1.40
1.96
3.942
10.0
2000 g
1.60
2.02
4.316
11.2
166
3000 g
1.90
2.17
5.350
13.5
283
On voit qu'une enveloppe
de 800g gonflée normalement voit son diamètre multiplié
par un facteur de 3,8 entre le décollage (1,85m) et l'éclatement
(7m). Ce facteur est d'autant plus grand que la masse de l'enveloppe
vide (type de ballon) est grande ; et que la qualité de
l'enveloppe est élevée.
Voir ci-dessous le document
KKS-Cosmoprene
Choix de l'enveloppe et gonflage
Le but du radiosondage
est d'effectuer une série de mesures entre le sol et une
altitude souhaitée, généralement 16000m (niveau
100hPa)
La vitesse de montée est choisie aux alentours de 300m/mn
(5m/s) pour que l'air circule correctement autour des capteurs
mais que la durée du vol ne soit ni trop lente (pour que
la radiosonde ne dérive pas trop loin à cause du
vent), ni trop rapide pour que la différence d'altitude
entre deux mesures ne soit pas trop grande.
En cas de vent fort ou de pluie, le ballon doit être
gonflé de façon à augmenter son volume de
10 à 20% pour obtenir une vitesse de montée plus
rapide (cas d'un vent fort) ou pour compenser l'alourdissement
de l'enveloppe mouillée.
Pour obtenir une altitude d'éclatement plus
élevée, on peut choisir une enveloppe plus grande
et la sous-gonfler légérement en se basant sur la
vitesse de montée requise.
Exemple 1 :
Pour les mesures d'ozone, Payerne (Suisse) associe
un capteur spécial à
une SRS-PTU.
Le ballon est un Totex 2000g gonflé à 3,7m3 d'hydrogène
(donc sous-gonflé si l'on considère que le volume
standard est 4,3m3). Avec sa charge de 3,3 kg il éclate
en moyenne à 34 km d'altitude. Exemple 2 :
Pour les mesures de vent à 06Z et 18Z, Payerne
utilisait une Windsonde et
une enveloppe de 800Gr gonflée à 1,8m3 d'hydrogène
(pour un volume standard de 3,31m3)
La charge emportée est de 1,16 kg comprenant :
- enveloppe : 800g
- ficelle : 120g
- SRS400W : 240g
La force ascensionnelle totale calculée est de 1,9kg (18,7 N)
ce qui provoque une vitesse de montée calculée de
330m/mn, assez proche de la réalité.
Exemple 3 :
Voici, tiré de la documentation Vaisala, quatre
façons d'emporter une RS92KL (charge utile 250g)
Type de ballon
TA 100
TA 200
CR 350
CR 500
Masse de l'enveloppe (g)
100
200
350
500
Volume au lâcher (m3)
0,34
0,83
1,35
1,57
Vitesse de montée (m/mn)
250
320
320
320
Altitude d'éclatement
(m)
9200
21200
25700
28400
Sur la photo ci-contre
on peut voir le gonflage d'un ballon TA 600 à Ganovce,
en République Slovaque pour le lâcher d'une RS92KL.
(Photo de Tibor). Ces radiosondes atteignent en moyenne
une altitude de 34km, ce qui peut être obtenu avec une enveloppe
de 600g sous-gonflée.
Le coût d'un radiosondage peut être sensiblement
réduit en utilisant un ballon plus petit, le prix de l'enveloppe
mais surtout celui de l'hélium utilisé est nettement
plus faible :
- utilisation de radiosondes plus légères (ex :
DFM-06 pesant 90 g)
- choix d'une altitude d'éclatement minimum (ex : Lyon,
15000m en moyenne)
Le gaz de gonflage
L'utilisation de
l'hydrogène, très bon marché, permet de diminuer
fortement les frais liés au gonflage dans un rapport de
l'ordre de 15. Ce gaz, utilisé selon des règles
strictes, n'est guère plus dangereux que le gaz de ville
ou le gaz en bouteilles. Sa masse volumique (0,0852kg/m3) est
deux fois plus faible que celle de l'hélium (0,1692kg/m3),
la force ascensionnelle est par conséquent un peu plus
grande (de l'ordre de 8%). La station de radiosondage de l'IRM
à Uccle (Belgique) utilise l'hydrogène pour emporter
le capteur d'ozone et sa RS92-SGP jusqu'à plus de 30000m
avec un ballon Totex 1500g. En 2015 les stations françaises
de Trappes et Ajaccio sont passées de l'hélium à
l'hydrogène.
Le 7/6/2010 Jacques F5APQ a récupéré
une RS92-SGP de Herstmonceux (G) dont le ballon, gonflé
à l'hydrogène portait la mention "highly inflammable",
ce qui se traduit évidemment par "hautement inflammable".
Cette précaution, qui ne coûte rien, est censée
dissuader un promeneur curieux qui approcherait une flamme du
ballon non éclaté qu'il aurait découvert
au hasard de sa randonnée...
Enveloppe et parachute intégré
Pour faciliter les opérations manuelles et
améliorer l'efficacité du parachute, ce dernier
est parfois intégré dans l'enveloppe avec une petite
longueur de ficelle. Au moment de l'éclatement le parachute
se déploie et, comme il se situe au-dessus des restes de
l'enveloppe, les lambeaux de latex risquent moins de s'enrouler
autour des supentes et de provoquer la mise en torche du parachute.
Le taux de dysfonctionnement est beaucoup plus faible que dans
la procédure habituelle. Le parachute est fabriqué
dans un matériau très souple, sans aspérité
risquant de blesser la fragile pellicule de latex.
Sur la photo ci-jointe prise par Eric à Emden
(DL) on aperçoit l'ombre du parachute intégré
dans l'enveloppe. Le point carré un peu à droite
du ballon est une RS92-SGP.
Montée
La force qui s'exerce
sur le ballon est due à la poussée d'Archimède.
Si le ballon a une masse totale (masse de l'enveloppe + masse
du gaz qu'il contient) inférieure à la masse de
l'air correspond au volume du ballon, le ballon subira une poussée
vers le haut. Cette force est proportionnelle au volume de l'enveloppe,
donc au cube du diamètre. Augmenter le diamètre
de 10% équivaut à multiplier la force ascensionnelle
de 33%.
Sur la courbe ci-contre, on voit qu'une augmentation
du diamètre de 0,1 m n'a pas la même influence
selon le diamètre initial. Pour le diamètre de 1,7m
(standard dans le cas présent) une incertitude de 5% produit
une variation de 10% de la vitesse de montée.
Les facteurs qui peuvent influer légérement
sur la vitesse de montée sont l'altitude du lieu d'envol,
la température de l'air et la pression atmosphérique
au sol.
Une autre cause importante de variation de la vitesse
de montée est la forme de l'enveloppe qui détermine
la résistance de l'air par le coefficient de trainée
du ballon et par la surface de son profil vu de dessus. Ces deux
facteurs peuvent varier nettement d'une marque à l'autre
mais aussi d'un exemplaire à un autre.
En montant, le ballon est soumis à une pression
atmosphérique qui diminue, la masse volumique de l'air
diminue également. La force ascensionnelle et la vitesse
de montée diminuerait aussi si le ballon n'était
pas élastique. En se dilatant son volume augmente et la
force ascensionnelle est stabilisée, c'est la raison pour
laquelle la vitesse de montée est à peu près
constante. La résistance de l'air, directement proportionnelle
à la masse volumique de l'air, diminue également
pour cette raison lorsque l'altitude augmente.
Pour les ballons les plus gros (>1000g), la vitesse de montée varie souvent
brutalement au niveau de la tropopause, altitude à laquelle
la température de l'air cesse de diminuer et commence même
à remonter un peu. Ce phénomène est dû
au fait que la température du gaz à l'intérieur
de l'enveloppe est supérieure à celle de l'air ambiant
tant que celle-ci diminue avec l'altitude, cette différence
de température induisant une diminution relative de la
masse volumique du gaz. A la tropopause cette différence
disparaît lorsque la température de l'air cesse de
diminuer, la température du gaz rattrapant celle de l'air
extérieur. Pour les ballons plus petit, le phénomène
est moins marqué car l'inertie thermique est plus faible
; le rapport entre volume et surface d'échange étant
proportionnel au diamètre du ballon, l'échange thermique
se fait plus lentement sur les ballons plus gros.
Dilatation de l'enveloppe
Comme le nombre de molécules de gaz est constant
dans l'enveloppe (on négligera les pertes, généralement
faibles), le volume du ballon va augmenter au fur et à
mesure que la pression extérieure au ballon va diminuer.
Cette dilatation dépend à la fois de la différence
de pression entre l'intérieur et l'extérieur de
l'enveloppe mais aussi de la résistance élastique
du ballon. Une enveloppe peu élastique se dilatera moins,
voire pas du tout.
L'épaisseur de l'enveloppe diminue fortement.
A titre d'exemple, prenons le cas du ballon de 2002 en photo ci-dessous
dans le paragraphe "Eclatement". Son diamètre
passe de 3,1 à 11m entre le moment du lâcher et celui
qui précède l'éclatement. La surface de l'enveloppe,
c'est à dire l'aire de la sphère qu'elle constitue
se calcule facilement, par exemple, au lâcher, avec un diamètre
de 3,1m la surface de latex est égale à :
De même, on peut calculer que, peu avant l'éclatement,
cette aire est de 380m² ! Le rapport entre ces deux valeurs
est de 12,6 ce qui signifie que l'épaisseur de latex au
départ a été divisée par le même
nombre. La pellicule de latex qui est pratiquement opaque au départ
devient presque transparente au moment de l'éclatement
comme on peut le voir sur les photos ci-dessous.
Voir : Variation du volume d'un ballon
en fonction de l'altitude
Eclatement
A force de se dilater le ballon atteint le diamètre
d'éclatement indiqué dans les spécifications.
Pour une enveloppe de type 800gr, le diamètre d'éclatement
est d'environ 7m pour un diamètre de gonflage nominal de
1,85m au départ.
Les photos ci-dessous ont été prises
lors du vol du ballon construit et lâché par les
radioamateurs de Franche-Comté, en 2002. Une caméra
de télévision filmait le ballon. Au départ
le ballon de 7,5 mètre-cube mesure 3,1m de diamètre.
A l'éclatement il mesure plus de 11m, son volume a été
multiplié par 13.
Cette photo et la suivante sont prises
à la même échelle, du même endroit.
La tache lumineuse en bas et à droite est due au soleil.
Le ballon se trouve à très basse altitude.
Quelques instants avant l'éclatement à
34400m d'altitude. Le diamètre du ballon et sa transparence
ont fortement augmenté. On voit le parachute et les trois
suspentes de la nacelle.
Une déchirure se produit vers le haut
du ballon. On voit l'ombre d'une partie de l'enveloppe sur la
surface interne du ballon.
L'enveloppe se vide de son gaz en une fraction
de seconde. Les suspentes et le parachute ne se sont pas encore
rendu compte que le ballon avait éclaté.
Le ballon se désagrége mais une
partie non négligeable de l'enveloppe restera accrochée
au parachute et provoquera la mise en torche de ce dernier.
La densité très faible de l'air
à cette altitude de plus de 30000m est insuffisante pour
donner du gonflant au parachute tant que la vitesse de chute
ne sera pas suffisante
L'altitude
à laquelle se produit l'éclatement dépend
de multiples facteurs autres que le gonflage :
- fabrication de l'enveloppe (variabilité de son épaisseur...)
- durée de stockage de l'enveloppe
- conditions de stockage (température, hygrométrie...)
- précautions de manipulation
- conditions atmosphériques au moment du lâcher (température,
humidité...) Exemple : dispersion des altitudes d'éclatement
sur les RS de Stuttgart-Schnarrenberg
Le gonflage des ballons-sondes à Stuttgart
est effectué par un lanceur automatique Vaisala, ce qui
n'empêche pas une dispersion assez grande des altitudes
d'éclatement comme le montre le tracé ci-contre.
Des 58 valeurs on peut calculer une altitude moyenne
d'éclatement de 28 km et un écart-type de 5km (si
l'on considère que l'on est en présence d'une distribution
"normale", ce qui n'est pas exactement le cas).
Dislocation des restes de l'enveloppe
Les photos instantanées
et les vidéos prises de ballons éclatant à
haute altitude montrent des comportements très différents
semblant se situer entre ces deux extrêmes :
- déchirement et libération du gaz par une large
ouverture (cas du ballon de 2002, voir photos ci-dessus)
- émiettement instantané de l'enveloppe (la photo
ci-contre est extraite d'une superbe video HD réalisée
par un professeur d'un lycée de Vesoul (70). Voir son site
: http://ballon2011.ballonsonde.com/Videos/video.)
L'objet au premier plan est le réflecteur-radar.). Le léger
halo blanchâtre que l'on aperçoit autour et en particulier
au-dessus de l'enveloppe qui se déchire en lanières
est formé par la poudre de talc ajouté dans l'enveloppe
au cours de sa fabrication pour éviter que les parois en
latex ne se collent entre elles.
Dans les deux cas, des restes plus ou moins importants
de l'enveloppe peuvent rester accrochés au tuyau de gonflage.
Une partie s'en détachera encore par la suite si celle-ci
est rapide (absence de parachute ou parachute emmêlé
dans les ficelles) mais il arrive qu'une surface importante de
l'enveloppe subsiste jusqu'au sol.
Les lambeaux de latex qui se détachent encore
pendant la chute peuvent rester accrochés dans la ficelle
ou le parachute, perturbant souvent le fonctionnement de celui-ci.
Les conditions d'éclatement du ballon dépendent
de nombreux paramètres dont :
- régularité de l'épaisseur et des caractéristiques
de l'enveloppe
- défauts éventuels dus au vieillissement, à
l'abrasion
- altitude d'éclatement : le temps passé au froid,
à l'humidité, au rayonnement solaire... provoque
une modification des propriétés mécaniques
de l'enveloppe. Le surgonflage éventuel induit un stress
dès le départ. On constate qu'en général
l'enveloppe d'un petit ballon surgonflé au départ
non seulement éclatera à plus basse altitude mais
se disloquera plus complètement.
La série de photo ci-dessous est extraite d'une
vidéo intitulée HELLO
KITTY IN SPACE
L'éclatement a eu lieu à 28537m.
t = 2'15" - la petite
tache colorée est le parachute, bien tendu
t = 2'15" - les déchirures
se font sans que la forme globale soit modifiée
t = 2'16" - la partie
intacte de l'enveloppe se frippe en se contractant.
t = 2'16" - les ficelles
commencent à se détendre. Le débris étoilé
est complètement détaché de la chaîne
de vol.
t = 2'16" - Le morceau
d'enveloppe sur la gauche est celui qui reste accroché
au parachute.
Chute
Les restes d'enveloppe jouent un rôle important
dans la chute. Selon le cas, ils freineront la descente si la
résistance qu'ils offrent à l'air est plus importante
que leur masse. Dans le cas contraire ils retomberont plus vite
que le reste de la chaîne de vol et rattraperont le parachute
et, assez souvent, se retrouveront au sol complètement
enroulés avec la ficelle ou bien avec le parachute perturbant
son déploiement.
Le comportement de l'enveloppe est totalement imprévisible
et cela explique en partie les grandes différences de vitesse
de chute constatées d'un vol de ballon-sonde à l'autre.
Des précautions (très courte ou grande longueur
de ficelle entre le ballon et le parachute) peuvent réduire
les risques d'emmêlement et des solutions techniques (parachute
intégré dans l'enveloppe) en supprime presque totalement
les risques.
L'enveloppe de cette M2K2 s'est déchirée
en lanières. (photo F6EUZ)
Un ballon de 2000gr dont il reste 600g
environ
De ce ballon, muni d'un clapet pour le
gonflage automatique, il ne reste rien de l'enveloppe
Un ballon de 300g de Nîmes simplement
déchiré mais entier (F4GRT par F6EUZ)
Document
: caractéristiques des ballons KKS-Cosmoprene
Ces ballons de fabrication japonaise sont généralement
en latex. Documentation extraite de leur site (voir page lien)
Un ballon utilisé
pour emporter une nacelle est une enveloppe légère,
étanche au gaz, souple et qui peut être élastique
ou non. On la remplit avec un gaz plus léger que l'air
(hydrogène, hélium…). Son volume et la densité
du gaz qu'il contient déterminent la force verticale qui
s'exercera sur lui, grâce au principe de la poussée
d'Archimède. 
- Totex (Japon), le principal fabricant
mondial de ballons météo
Le but du radiosondage
est d'effectuer une série de mesures entre le sol et une
altitude souhaitée, généralement 16000m (niveau
100hPa) 
L'utilisation de
l'hydrogène, très bon marché, permet de diminuer
fortement les frais liés au gonflage dans un rapport de
l'ordre de 15. Ce gaz, utilisé selon des règles
strictes, n'est guère plus dangereux que le gaz de ville
ou le gaz en bouteilles. Sa masse volumique (0,0852kg/m3) est
deux fois plus faible que celle de l'hélium (0,1692kg/m3),
la force ascensionnelle est par conséquent un peu plus
grande (de l'ordre de 8%). La station de radiosondage de l'IRM
à Uccle (Belgique) utilise l'hydrogène pour emporter
le capteur d'ozone et sa RS92-SGP jusqu'à plus de 30000m
avec un ballon Totex 1500g. En 2015 les stations françaises
de Trappes et Ajaccio sont passées de l'hélium à
l'hydrogène.
Enveloppe et parachute intégré
La force qui s'exerce
sur le ballon est due à la poussée d'Archimède.
Si le ballon a une masse totale (masse de l'enveloppe + masse
du gaz qu'il contient) inférieure à la masse de
l'air correspond au volume du ballon, le ballon subira une poussée
vers le haut. Cette force est proportionnelle au volume de l'enveloppe,
donc au cube du diamètre. Augmenter le diamètre
de 10% équivaut à multiplier la force ascensionnelle
de 33%.
L'altitude
à laquelle se produit l'éclatement dépend
de multiples facteurs autres que le gonflage : 
Les photos instantanées
et les vidéos prises de ballons éclatant à
haute altitude montrent des comportements très différents
semblant se situer entre ces deux extrêmes : 
