1、引言

昨天（9月4日），在黑龍江牡丹江，一位工人坐氫氣球打松塔時，不慎氣球被風吹走並失聯。最新消息表示，該工人已經安全落地，被吹走的原因是操作不當。在這起事件中，有一個迷惑人的地方，媒體在報導失聯的時候，都說的是氫氣球；後來報導安全落地的時候，標題還是氫氣球，但是正文部分說的卻是熱氣球。到底是氫氣球，還是熱氣球，我們無法判斷，不過其升空原理是一樣的。所幸的是，這位工人最終學會了操作，安全著落。假設氣球失控，最後的歸宿是哪裡？

2、氫氣球與熱氣球

不管是氫氣球，還是熱氣球，它的升力原理都是一樣的。氣球內部的氫氣或者熱氣，其密度要低於外界正常空氣的密度，於是就好像桌球浮於水面一樣，熱氣球會浮於空氣之上。氫氣的密度是0.081272 kg/m³(0.1MPa, 25°C)，熱氣球的密度是0.95kg/m3（100℃）。而空氣的密度是1.29kg/m3（0.1MPa, 0°C），正是這個密度，才是氣球能夠升空的根本原因。

另外，從氫氣和熱氣的密度大小對比，我們也能看到，氫氣球的升空效果要比熱氣球好很多。同等條件下，氫氣球的上升速度更快；所需體積更小。但是，相對來說，氫氣球較為危險。氫氣是可燃氣體，極易發生爆炸。最著名的例子應該是德國的「興登堡號」飛艇，當時為了提升升力，採用了氫氣，結果在1937年5月6號飛艇著陸時發生爆炸，35人遇難。

氫氣球是存儲性質的，它的上升和下降，也就是升力的控制，關鍵在於氣球體積的大小。當充滿氣的時候，升力也就固定了，這時候想要下降，必須在氣球上開個口子，讓氫氣泄漏到外面去。這位工人操作不當，大概就是不會讓氫氣球泄氣，反而打開了閥門，讓更多的氫氣進入氣球了。而熱氣球的操作就簡單些，它的上升和下降，靠的是內部空氣溫度的大小，溫度越高，升力越大。打開閥門，噴火加熱，氣球上升。關閉閥門，冷卻後即便不操作也會下降。

3、升力原理

回到升力原理上來。氣球的升空，在於存在向上的升力，這個升力就是空氣的浮力，所謂的空氣浮力，本質是空氣的壓強。同學們都知道，空氣的壓強跟高度有關，越高壓力越小。就像水壓一樣，水越深，水壓就越大。任何一件物體，只要存在於地面之上，與空氣接觸，就都存在浮力。只不過，有些物體太重了，浮不起來。因為，任何物體，都有體積，那麼它的頂部受到的壓力因為高度高而變小，底部受到的壓力因為高度低而變大，這樣底大頂小，就形成了向上的壓力差，也就是空氣的浮力。

在空氣中，隨著氣球的不斷升高，空氣的密度在不斷的降低，空氣的壓強也在不斷的降低。所以，升力會越來越小。如果空氣密度降低到熱氣球的程度，那麼熱氣球就怎麼也飛不上去了。所以，熱氣球的安全性在這裡也可以體現出來，失控後不會越飛越高，到了指定高度，即便火沒滅，也飛不上去了。從下表上看，3000米的高空，其密度已經跟熱氣球內的密度差不多了。這個高度，人還能生存。而到了20000米左右高空，空氣密度才與氫氣密度接近，這時候的低壓低溫，人體已經不能生存了。所以，3000m和20000m就是熱氣球和氫氣球的升高極限。

4、總結

這次失聯事件，大概率就氫氣球，由於其特殊的放氣下降操作，導致工人誤操作。根據氣球的升力原理，失控後，氫氣球大概能飛到20000m的高空，熱氣球則能飛到3000m的高空。顯然，熱氣球比氫氣球更安全一些。