“流浪气球”探秘

□袁岚峰

最近，“流浪气球”引起了大家极大的兴趣。 这东西究竟是什么？

这里我挑选了几个大家最关心的话题来跟大家分享——探空气球的作用是什么？ 探空气球如何回收？ 如果你想知道更多的技术细节，可以去看中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心副主任魏科博士在“风云之声”写的一篇文章。

（图源自中科院地质地球所）

（探空站。图源自中科院地质地球所

我们的天空分为很多层，包括我们所居住的对流层、臭氧层所在的平流层，以及更高的中间层、热层和逃逸层。其中平流层环流异常往往是地面天气的先兆和环流背景，是全球极端冷空气的“发动机”。因此为了准确预报天气，对平流层的持续观测在全球天气和气候研究中起到关键作用。承担这一重要任务的，正是探空气球。

是的，我们习以为常的天气预报，根基就是这种最朴素的探测方式。每一天，全球近1300 个探空气象站要同时放两次探空气球。你没听错，同时！在同一时间，有些地区是白天，有些地区是深夜，有些地区晴空万里，有些地区电闪雷鸣、狂风暴雨，但无论什么情况，这1300 个探空站的工作人员都会放气球，坚持世界气象组织技术规范，真是了不起的国际合作。

在这每天两次的观测中，探空气球走失的概率相当可观。即使排除天气因素和机械故障，所有探空气球都能准确施放，也不是所有气球都能顺利到达平流层。在这1300个气球中，大概有1000 个能飞到10 公里，800 个飞到20 公里，只有350 个飞到30 公里，可以说是一路向上飞，一路爆炸，一路夭折。有些气球质量奇好，甚至可以到达近50 公里高度。

探空气球的原材料是天然乳胶，现在一般会添加防老化、耐寒等作用的添加剂。里面充的大多是氢气，充气后探空气球的直径大约为1.5～2 米。随着升空大气压降低，气球逐渐膨胀，到高空时直径可达9 米甚至更大。气球一般上升时间1～2小时，在此期间受高层风影响，可以飘离施放点一两百公里。

既然每天全球都要放飞2600 个气球，那怎么回收气球呢？答案是，不回收。早期是要回收的，如1930 年竺可桢建立的中央研究院气象研究所曾两次登报悬赏征求探空气球的下落，但皆无音讯。然而现在不需要回收了，因为探测数据已经在上升过程中实时传给地面了。一方面，技术进步使常规探测仪器成本大幅度降低到数百元；另一方面，如果你真要去找，在荒郊野岭寻找仪器不仅成本巨大，也存在巨大的安全隐患。几年前，魏科老师的团队曾经在敦煌戈壁滩施放探空气球，根据GPS 信息寻找气球，用时半天，开车近百公里，却无果而返。

（图源自中科院地质地球所）

（苏联自研的高空气球。 图源自中科院地质地球所）

因此，现在的探空气球上会印上明显标识，介绍这是气象观测仪器，无毒无害也无用，相当于“光纤无铜，割盗无用”。例如，加拿大的探空气球上写着：“你不用还给我们。”美国的探空气球上写的是：“已经无用，不用归还，随便怎么处置。”新西兰的探空气球写得最为霸气：“不用归还，不值得修，还得麻烦校正，随你处置，要么你砸了算了……”就算有好心人交回气象部门，也没有物质奖励，只能收到口头感谢。因此全球的回收率都不高，不过，捡无线电探空仪成了不少人户外运动的特殊爱好。

探空气球经常流浪出国。尤其是冬季，中纬度上空存在强大的西风气流，风速可以达到100 米/秒以上，远高于超强台风的风速。在这种西风中，气球上升到平流层中层时，已经被吹出数百公里了。如果气球质量超级好，一路上升到平流层中高层（30 公里以上），那气球会飘得更远。尤其在小国林立的地区，例如法国捡到瑞士的气球，瑞士捡到法国的气球，意大利捡到法国和瑞士的，都是常事了。各国也懒得就此在外交上说事。要是计较这个，那外交部门不用干其他事情了，毕竟管得了人，管不了风啊！

除了天气预报之外，探空气球还有很多作用。例如系留气球（浮空艇），这类气球在升空后，会通过缆绳将其拴住，调整缆绳长度控制其升空高度。它能携带多种探测仪器，对大气成分和污染物等进行观测。我国科学家在南极、北极和青藏高原上都进行过相关的观测实验。在2022年的“巅峰使命”珠峰科考中，我国科学家用浮空艇完成10 次升空大气科学观测，最高升空至9050 米，创造了浮空艇原位大气科学观测的世界纪录。

在未来很长的时间里，探空气球还是对大气探测的主要手段之一，所以走丢几个气球的概率不低，可能也会有从天而降的探空仪器。如果你发现了UFO 等神秘现象，首先请想一下是不是气象探空气球，因为气球如果正好被太阳照亮，看起来是很像飞碟的。

（珠峰气候站点画报。 图源自中科院地质地球所）

（鱼雷形飞艇。 图源自中科院地质地球所）

近几十年，飞艇也成为各国技术攻关的目标。 自“十五”计划以来，我国多家单位也开始了这方面的研究。某单位研制的飞艇可以在19～20km 高度驻空飞行30 天以上， 巡航速度为25m/s，目前已经完成了3 天的关键技术试验。