Über die Aerostatik

Über die Aerostatik und die Physik beim Ballonflug
Bei konstantem Druck sinkt die Dichte von Körpern mit steigender Temperatur (Ausnahme: Anomalie des Wassers). Durch den Dichteunterschied der kälteren äußeren Luft und der inneren wärmeren Luft des Heißluftballons entsteht so eine Auftriebskraft.

Dieser wirkt jedoch die Schwerkraft (das Gewicht) des Heißluftballons entgegen. Das Gewicht des Heißluftballons setzt sich – vereinfacht dargestellt – aus dem Gewicht der ihm angehängten Nutzlast (Korb mit Brenner, Gasbehältern und Insassen) sowie aus dem Gewicht der Ballonhülle zusammen.
Das Gewicht der Ballonhülle steigt quadratisch mit dem Durchmesser. Eine grössere Hülle trägt mehr Nutzlast. Gangige Grössen sind 3000 – 5000 Kubikmeter. Die Auftriebskraft steigt – bei konstantem Dichteunterschied zwischen innerer und äußerer Luft – kubisch mit dem Ballondurchmesser. Bei kleinen Ballondurchmessern steigt das quadratisch wachsende Gewicht der Hülle schneller an, als der kubisch wachsende Auftrieb. Erst bei größeren Durchmessern überwiegt das Anwachsen der Auftriebskraft. Ein Heißluftballon benötigt so einen Mindestdurchmesser, um abheben zu können.

Verfeinerte Betrachtungen beziehen die Umstände mit ein, dass mit steigendem Ballondurchmesser sowohl größere Brenner als auch konstruktionsbedingt andere Materialien für die Hülle benötigt werden.