De physika leert, dat een lichaam, hetwelk in een vloeistof gedompeld
wordt, juist zooveel aan gewicht verliest als het gewicht bedraagt der
hoeveelheid vloeistof, die het verplaatst. Door eigen ondervinding
kan zich ieder van de waarheid dezer stelling vergewissen, en zich
overtuigen, dat voorwerpen, in het water gedompeld, minder zwaar zijn
dan daarbuiten. Een in het water gedompeld lichaam is onderworpen
aan de werking van twee tegenstrijdige krachten: de zwaarte, die
het naar beneden trekt, en eene drukking van beneden naar boven, die
het opheft. Dit geldt evenzeer van het gas als van de vloeistoffen,
van de lucht zoowel als van het water. Indien een in de lucht zwevend
voorwerp zwaarder is, dan de hoeveelheid lucht, die het verplaatst,
dan valt het op den grond. Is het even zwaar, dan blijft het drijven
of zweven in de luchtlaag, waarin het zich bevindt. Is het daarentegen
lichter, dan stijgt het naar boven, tot zoolang het een luchtlaag
ontmoet, wier specifiek gewicht minder is. Zooals bekend is, neemt
de dichtheid, dat is de zwaarte, der lucht af, naar gelang van de
hoogte; de luchtlagen het dichtst bij de oppervlakte der aarde zijn
het zwaarste. De daarboven liggende zijn lichter, naar gelang zij
verder van de aarde verwijderd zijn.
Het beginsel, waarvan men bij de samenstelling der luchtballons
uitgaat, is dus niet, zooals op het eerste gezicht welhaast schijnen
zou, in tegenspraak met de wetten der physika of der zwaartekracht,
maar integendeel daarmede in volkomen overeenstemming. Een luchtbol is
niets anders dan een groote ballon van lichte en ondoordringbare stof,
die, met verwarmde lucht of waterstofgas gevuld, naar boven stijgt,
omdat hij minder zwaar is dan de lucht die hij verplaatst.
De eerste luchtbel, die van Montgolfier, was eenvoudig met verwarmde
lucht gevuld; omdat Montgolfier zich ook verder uitsluitend van
verwarmde lucht bediende, noemde men deze ballons _montgolfières_. Op
het eerste gezicht kan zich ieder overtuigen, dat warme lucht lichter
is dan koude, omdat zij grooter volume bezit, dat wil zeggen, minder
dicht is. Het verschil in zwaarte tusschen de warme lucht in den ballon
en de koude lucht, die verplaatst werd, was nog grooter dan het gewicht
van het omkleedsel; de ballon moest dus noodwendig naar omhoog stijgen.
En daar de dichtheid van de lucht afneemt, naarmate men hooger komt,
volgt daaruit dat de ballon niet hooger kan stijgen, zoodra hij in eene
luchtlaag gekomen is, waarvan het gewicht aan het zijne gelijk is. En
daar, aan den anderen kant, de warme lucht die hij bevat, voortdurend
afkoelt, moet de ballon, naar gelang van die afkoeling, langzaam
maar geleidelijk dalen. Eindelijk, daar de lucht altijd door min of
meer hevige stroomingen bewogen wordt, moet de ballon onvermijdelijk
de richting volgen dezer stroomingen in de verschillende luchtlagen,
die hij doorsnijdt.
Deze zelfde regelen gelden voor de ballons met waterstofgas
gevuld. Een met dit gas gevulde ballon verplaatst een gelijk volume
dampkringslucht: maar aangezien het waterstofgas zeer veel lichter is
dan de gewone lucht, wordt de ballon opgeheven met eene kracht, gelijk
aan het verschil van dichtheid (zwaarte) tusschen het waterstofgas
en de dampkringslucht. De ballon verheft zich dus in den dampkring,
tot hij een luchtlaag bereikt, van gelijke zwaarte als hij zelf bezit;
daar gekomen, blijft hij in evenwicht zweven. Om den ballon te doen
dalen, moet men een gedeelte van het waterstofgas laten ontsnappen
en vervangen door dampkringslucht; en niet dan nadat al het gas is
verdwenen, kan hij weder op den vasten grond komen.
De ballons, waarvan men zich tegenwoordig bedient, zijn bijna altijd
met waterstofgas gevuld; slechts zeer zeldzaam ziet men nog nu en
dan eene enkele _montgolfière_ opstijgen. Hiervoor bestaat een goede
reden. De hoeveelheid brandstof, die de luchtreiziger moest medenemen,
het betrekkelijk geringe verschil in dichtheid tusschen de verwarmde
en de koude lucht, de noodzakelijkheid om voortdurend het vuur te
onderhouden in het komfoor, dat midden in het schuitje hangt:--dat
alles heeft niet alleen eigenaardige moeilijkheden in, maar levert
bovendien zeer wezenlijke gevaren op.
Doorgaans gebruikt men voor het vullen der ballons geen zuiver
waterstofgas, dat veertien maal lichter is dan de lucht, maar
stelt men zich tevreden met het gewone steenkolengas, dat ongeveer
tweemaal lichter is dan de lucht. In dit geval is het voldoende, uit
de naastbijliggende gasfabriek, door middel van een buis, de noodige
hoeveelheid gas naar den ballon te geleiden. De ballon moet nooit
geheel gevuld zijn; want daar de drukking der dampkringslucht afneemt,
naarmate men hooger komt, en het gas in den ballon zich in gelijke
mate uitzet, zou de ballon, indien er geen ruimte voor die uitzetting
overbleef, weldra bersten. Het omkleedsel der luchtballons bestaat uit
lange banen taf, die aan elkander worden genaaid en met een vernis van
gom bestreken, waardoor de stof ondoordringbaar wordt, en het gas niet
door de poriën kan ontsnappen. In het bovenste gedeelte van den ballon
wordt een veiligheidsklep aangebracht, door den natuurkundige Charles,
van wien wij reeds gesproken hebben, uitgevonden; door dit middel heeft
de luchtreiziger het in zijne macht, zoo dikwijls hij wil, gas te laten
ontsnappen en te dalen. Is de veiligheidsklep geopend, dan vervliegt
een zekere hoeveelheid gas en wordt door dampkringslucht vervangen,
waardoor de toestel natuurlijk zwaarder wordt. Het schuitje, waarin
de luchtreizigers plaats nemen, wordt aan den luchtbol bevestigd door
een net, dat den ganschen ballon omgeeft. Naar gelang van de grootte
en de stijgkracht van den ballon, wordt een zeker aantal zakken met
zand gevuld, als ballast, medegenomen. Als de luchtreiziger, bij het
dalen, bemerkt dat hij in zee, in een meer, een rivier, op een huis,
een toren of eenig ander dergelijk voorwerp zou nederkomen, dan werpt
hij zand uit, stijgt weer omhoog en daalt op een ander punt neder. Ook
dit uitwerpen van ballast is eene uitvinding van den luchtreiziger
Charles; en tot heden zijn er nog geen andere middelen bekend om te
rijzen of te dalen: in het eerste geval, moet men ballast uitwerpen,
in het tweede, gas laten ontsnappen.
Om te weten op welke hoogte hij zich bevindt, raadpleegt
de luchtreiziger zijn barometer. Zooals men weet, wordt door
de drukking der lucht op den barometer het kwik in de buis naar
boven gedreven. Hoe zwaarder de lucht is, des te hooger teekent de
barometer. Op gelijke hoogte met de zee, teekent de kwik in de buis
77 centimeters. Op duizend el hoogte, is de hoogte der kwikzuil 67
centimeters, Op twee-duizend el, 60 centimeters. Op drieduizend el,
daalt de kwik tot 53; op vierduizend el, tot 47; op vijfduizend,
tot 41; op zesduizend el, tot 36 centimeters.
De uitvinders van den luchtballon zijn de gebroeders Joseph en Etienne
Montgolfier, zonen van Pierre Montgolfier, een rijken papierfabriekant
te Annonay, in de oude fransche provincie Vivarais, tegenwoordig
het departement de l'Ardèche. Volgens latere onderzoekingen schijnt
men te mogen aannemen, dat de eer der uitvinding hoofdzakelijk,
indien al niet uitsluitend, aan Joseph Montgolfier toekomt, die,
na herhaalde proeven omtrent de verdunning van verwarmde lucht, in
het najaar van 1782 een eersten, zeer kleinen ballon van zeer dunne
taf maakte, die nog geen twee vierkante meters lucht bevatte. In
November 1782 liet hij dien ballon opstijgen in een kamer te Avignon,
waar hij zich toen bevond. Kort daarna te Annonay teruggekeerd,
hervatten de beide broeders de proef, ditmaal in de open lucht, met
den meest gewenschten uitslag. Nu zeker van de deugdelijkheid hunner
theorie, vervaardigden zij een toestel van grooter afmetingen, die
vierentwintig vierkante meters lucht bevatte; ook deze ballon verhief
zich in de lucht, verbrak de touwen, waarmede men hem poogde vast
te houden, en viel op de naburige heuvelen neder, na eene hoogte,
van tusschen de twee en driehonderd el bereikt te hebben.
Toen vervaardigden de gebroeders Montgolfier een nog grooter
en steviger ballon, en lieten dien, op den 5_den_ Juni 1783,
in tegenwoordigheid van de leden der Staten van Vivarais en ten
aanschouwe van eene groote menigte, opstijgen. De proef gelukte
ook ditmaal; de ballon verhief zich, met groote snelheid tot eene
hoogte van omstreeks duizend el, bleef ongeveer tien minuten zweven,
en daalde toen langzaam neder, op een afstand van ruim twaalfhonderd
el van de plaats der opstijging.
Nog geen drie maanden later, op den 27_sten_ Augustus 1783, werd de
proef te Parijs herhaald; ditmaal niet door de gebroeders Montgolfier,
maar door een jong leeraar in de physika, Charles, die, met medewerking
van de gebroeders Robert, werktuigkundigen, een ballon, de _Globe_
genaamd, vervaardigd had. Voor het vullen van dien ballon gebruikte
hij geen verwarmde lucht, maar waterstofgas, dat zes jaren te voren
door den engelschen natuurkundige Cavendish was ontdekt, en toen onder
den naam van ontvlambare lucht bekend was. Om de kosten te dekken,
werd eene inteekening geopend, die dadelijk den grootsten bijval
vond; de doorluchtigste namen van Frankrijk prijkten op de lijst. Na
in de werkplaats der gebroeders Robert gedeeltelijk gevuld te zijn,
(dit vullen vorderde niet minder dan vier dagen!) werd de ballon, ten
twee uur na middernacht, op een opzettelijk daarvoor vervaardigden
wagen, met fakkellicht, en onder militair geleide, in statigen
optocht van de werkplaats op de place des Victoires naar het Champ
de Mars gebracht, waar de opstijging zou plaats grijpen. Daar werd
nu met de vulling voortgegaan; ten vijf uur in den namiddag gaf een
kanonschot het teeken, dat de vertooning zou beginnen. De touwen, die
den ballon tegenhielden, werden losgemaakt, en ten aanschouwe van een
ontzaggelijke menigte, van alle kanten saamgevloeid, steeg de _Globe_
met groote snelheid omhoog, om straks te Gonesse neer te komen en de
landelijke bevolking, die zich van deze wonderlijke verschijning maar
geen rekenschap kon geven, met doodelijken schrik te slaan.
Sedert volgden de luchtreizen elkander in grooten getale op; weldra
werden zij gerekend tot de noodzakelijke bekroning van publieke
feesten te behooren, en de belangstelling week al spoedig om voor
bloote nieuwsgierigheid plaats te maken. Immers de vruchten dezer
ondernemingen waren zoo goed als nul: althans in de schatting van het
publiek, dat in zuiver meteorologische waarnemingen geen bijzondere
belangstelling kon stellen. De aantrekkelijkheid dezer vertooningen lag
hoofdzakelijk in het avontuurlijke en, trouwens meer schijnbare dan
wezenlijke, gevaar, waaraan de luchtreizigers zich blootstelden. De
eerste, die het waagde zelf met een luchtballon op te stijgen, was
Pilâtre des Rosiers, nog in datzelfde jaar 1783.