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Leichter als Luft

Der Pilot solch eines Vehikels heißt übrigens Ballonfahrer - und nicht Ballonflieger. Warum dem so ist? Antworten auf diese Frage gibt es in der Geschichte und in der Physik.

Ballons fliegen nicht, Ballons fahren. - Für diese Tatsache gibt es eine historische wie auch eine physikalische Erklärung. Schon die ersten Ballonfahrer, die Brüder Michel Joseph und Étienne Jacques Montgolfier, bewegten sich nach eigenen Angaben mit ihrem Heißluftballon durch ein "Luftmeer", "fuhren" wie auf einem Segelschiff mit dem Wind.

Feindaufklärung im Ballon
Die Parallelen zur Schifffahrt zeigten sich noch deutlicher, als das Militär Ende des 18. Jahrhunderts erstmals Ballons einsetzte. 1794 gründete Napoleon Bonaparte mit der Compagnie d´Aerostiers das erste Luftschiffer-Regiment der Welt. Dessen Aufgabe war es, in Ballons die Bewegungen des Feindes zu beobachten und zu melden. Nun stellte sich die Frage nach einer möglichst effektiven Verwendung. Da man die wenigen und kostbaren Ballons nicht durch Pilotenfehler verlieren oder durch falsche Ortsbestimmung in die Hände des Gegners fallen lassen wollte, mussten die Luftschiffer navigieren können.

Ballons sind keine Flugzeuge
Die Navigation eines "Luftschiffs" funktionierte kaum anders als die eines Schiffs zu Wasser. Was also lag näher, als Navigationsoffiziere der Marine zu übernehmen und sie mit der Ausbildung von Ballonfahrern zu betrauen? Mit der Marinenavigation gelangte auch die Marinesprache in die Welt der Ballons; jeder, der sich mit einem Ballon durch die Luft bewegte, hieß nun offiziell Ballonfahrer.

Auch aus physikalischer Sicht sind Ballons keine Flug- sondern Fahrzeuge: Egal, ob nun Heißluft- oder auch Gasballon, handelt es sich bei den Gesellen des Windes um Aerostate - sie sind "leichter als Luft". Und für Physiker steht fest: "Alles, was leichter als Luft ist und sich am Himmel bewegt, fährt."

Leonardos Experiment
Aerostate sind, im Unterschied zu Flugzeugen oder Hubschraubern, nicht aerodynamischen Gesetzen unterworfen. Die Aerostatik basiert auf dem Prinzip des Auftriebs, welches der griechische Mathematiker und Physiker Archimedes vor mehr als zweitausend Jahren formuliert hat. Schon lange vor den Brüdern Montgolfier experimentierte Leonardo da Vinci mit dem Heißluftauftrieb. So ließ er Anfang des 16. Jahrhunderts mit heißer Luft gefüllte Heiligenfiguren aus Leinwand und Papier zu Ehren der Amtseinführung von Papst Leo X. in den Himmel emporsteigen.

Dichteunterschied und Auftriebskraft
Nicht anders funktioniert ein Heißluftballon: Die erwärmte Luft in der Hülle des Ballons hat eine geringere Dichte als die Umgebungsluft - sie ist damit leichter als die Luft außerhalb der Hülle. Durch den Dichteunterschied entsteht eine Auftriebskraft. Dieser wirkt allerdings die Schwerkraft, also das Gewicht der angehängten Nutzlast des Ballons, entgegen. Damit sie abheben kann, benötigt die Ballonhülle eine Mindestgröße - für vier Personen ungefähr ein Volumen von dreitausend Kubikmetern.

Steigen und Sinken
Die Fahrthöhe des Ballons lässt sich durch Abkühlen oder Erwärmen der Luft in der Ballonhülle steuern - Steigen und Sinken des Ballons erreicht der Pilot, indem er mehr oder weniger heizt. Bei Gasballons, die mit einem Gas von geringerer Dichte - beispielsweise Helium und Wasserstoff - gefüllt sind, lässt man etwas Gas entweichen, um den Ballon zum Sinken zu bringen; soll er steigen, wirft der Pilot Ballast in Form von Sand aus dem Korb.

Eine Runde Sekt
Übrigens: Während bei den Ballonfahrern in Deutschland die physikalisch korrekte Bezeichnung üblich ist, sprechen britische und amerikanische Piloten von fly a balloon, einen Ballon fliegen. Hierzulande aber gilt: Wer als Ballonfahrer vom Ballonfliegen spricht, muss eine Runde Sekt ausgeben.

Ulrike Wolf (31.05.2005)