七、飛天夢想4
曇花一現的風箏
“欲窮千裏目，更上一層樓”，登高望遠是人們擺脫地球束縛、研究大氣變化的最原始的辦法。直到18世紀末期，人們所能接觸到的高層大氣，還從未超過高山的山頂。在世界範圍內的各個科學研究中心附近，最高的一座山峰是瑞士的勃朗峰。科學探險家們就是克服一係列登山過程中的困難，登上這大約5千米高的高山山頂，來研究高層大氣的自然狀況及其變化的規律。18世紀中葉以後，一種代替登山技術的飛天工具的嚐試性研究開展起來，而最原始的飛天工具莫過於風箏了。
風箏是一種重於空氣的飛行工具，它是靠風的作用獲得舉力的。1749年，蘇格蘭天文學家威爾遜進行了一項非常有意義的嚐試，他把氣溫計安放在風箏上，希望這樣能測到高空大氣的溫度。這種嚐度的成功激發了許多科學家不畏困難與危險，試圖去尋找大氣中的一些自然現象的本質性的答案。3年後的1752年，著名的物理學家富蘭克林，就進行了科學探險史上有名的，也是極其危險的探測雷電本質的實驗。他把風箏放入雷雨之中，證明了閃電與摩擦所產生的電在本質上是一回事。幸運的是，他沒有被風箏牽線傳導過來的雷電而擊傷。由此，風箏便走上了大氣探測的舞台。
風箏的最大優點在於簡單，不需要複雜的設備；借助於風力上升，不需要人工能源。隻是它的致命弱點是，風力小的時候飛不起來，風力大的時候牽線易折斷，常常妨礙交通；有時碰到電線還容易引起危險。風箏飛行的高度也有限，充其量不過2～3千米；載重量也小。這一係列的弱點極大地限製了風箏的發展與使用範圍的擴大，除了19世紀高空大氣探測初期表現為探測用風箏的黃金時代外，很快風箏便為其他的飛行工具所取代，成為曇花一現的曆史陳列品。
席卷世界的氣球熱
氣球是一種輕於空氣的飛行工具，密封在球皮內的氣體(熱空氣、氫氣或氦氣)，因它比排開同樣體積的空氣輕，而獲得上升的浮力。
人類乘坐氣球飛行始於18世紀，最初是作為人們擺脫地麵束縛的一種冒險性嚐試。人類首次成功地放出載人的熱空氣球，是1783年法國的約瑟·蒙特菲爾和雅克·蒙特菲爾兩兄弟。1783年6月4日，蒙特菲爾兄弟倆在一個下端開有口子的大袋子下方點起一堆火，於是，袋子裏就充滿了熱空氣，這樣，袋子就慢慢地升起來了。現在看來，這種方法似乎是很笨拙，但在當時的情況下，這無疑是一個曆史性的突破。5個月之後，他們就造出了載人的熱空氣球，直徑達16米。那是一個晴朗的日子，兄弟倆懷著一種挑戰的心理，在給氣球充滿熱空氣後，從容地走進熱氣球的吊籃中，圍觀的人們都為他倆捏著一把汗。幸運的是，熱氣球成功地升空了。盡管升空的高度有限，他們卻在空中飛行了20分鍾左右，並且安全降落在巴黎郊外的草地上。這次載人熱氣球的成功飛行，邁開了人類向大氣層進軍的步伐。蒙特菲爾兄弟的敢於冒險精神與這次成功的飛行的喜訊傳開，激起許多人試圖來改進熱氣球的升空高度，以進入高層大氣探險的欲望。
就在蒙特菲爾兄弟這次成功的載人飛行試驗後的第10天，即1783年12月1日，法國的物理學家查理製造出了氫氣球。為了試驗他的氫氣球的升空能力，他將1公斤重的氫氣充入氣球中，結果發現氫氣球可把13公斤重的重物提升到空中。他非常高興，心想，何不在氣球下麵的吊籃裏裝上動物進行升空試驗呢!試驗結果使他興奮不已，因為不僅動物能安全生存地返回，而且氫氣球較之蒙特菲爾兄弟的熱空氣球升空的高度要大得多。這次成功的試驗，成為人類運用氣球來探測大氣的開端。
不久，查理便決心冒生命危險，親自帶上氣象儀器乘氫氣球做高空飛行實驗。他知道，在升空過程中，根據氣壓表的讀數便可推算出氣球所在的高度；而根據溫度表的讀數，便可測出氣溫隨高度升高而逐漸降低的數據。
查理成功地乘坐氫氣球探險飛行的消息不脛而走，隨後歐洲許多國家都群起效尤，然後又由歐洲波及全球，在世界範圍內掀起了氣球熱。使這一時期的氣球的升空，充滿了探險的色彩，飛行高度和水平距離的記錄不斷地被打破，極大地推動了大氣探測的發展。
1784年，一個名叫傑夫瑞斯的美國人在倫敦的上空也做了一次乘坐氣球的載人飛行實驗。他乘坐的氣球上帶著一些氣壓計和一些別的測量儀器，更主要的是還有一個收集各不同高度上空氣的裝置。他的這次科學探險，為人類認識大氣的變化規律，提供了寶貴的第一手分析資料。
然而，真正揭示出大氣運動變化規律的科學發現，則是另一次重要的乘坐氣球飛行的科學探險。1804年，法國科學家蓋·呂薩克克服高空大氣的寒冷與稀薄缺氧等困難，冒著隨時可能發生意外的危險，把氣球升空到了大約7千米的高度，從那裏帶回了稀薄空氣的樣品，這使他總結出著名的蓋·呂薩克氣體變化規律的定律，為人類科學的進步作出了不可磨滅的貢獻。
隨著氣球時代的發展和升空高度的增加，人們開始注意到了這種科學探險方式的不安全性，因為稍不小心，升空氣球都可能受到意外因素的影響造成球毀人亡等事故。在以往的探險過程中，探險家們也更多地想到怎樣安全落地的問題，尤其是法國的氣球探險家勃朗·查德在1785年，即“氣球時代”開始時就發明了降落傘，這一技術的廣泛應用，使氣球載人飛行稍微變得安全一點了。
隨著科學探險家們的升空高度的增加，新的不安全因素出現了。對於坐在敞開的吊籃裏的人來說，升空到7千米左右已是接近極限的高度，因為稀薄空氣環境下的缺氧反應，會使人頭昏惡心，嚴重者可窒息而死。在這個問題上，值得提及的是英國的科學探險家梯薩德。在1862～1866年間，他共進行了28次乘氣球升空探險，升空高度不斷增加，直到突破大多數看來已是極限的7千米的高度。隨後的一些年，他試圖升空到更大的高度去冒險，但自然規律是無法抗拒的，悲劇終於發生了。1875年，梯薩德與兩名同伴坐在敞開的吊籃裏，決定將氣球升空到10千米處去探險，可當氣球升空到8840米的高度時，他的一個同伴剛記錄下氣壓計上的讀數，就因嚴重缺氧而失去了知覺。情況更糟的是，他的另一個同伴也已凍得雙手麻木失去了知覺。此時的梯薩德也產生了嚴重的缺氧反應，頭昏腦漲，行動遲緩，但他竭盡全力用牙咬開了控製閥門，氣球放氣後下降，他才得以幸存。令人悲痛的是，兩位兩伴早已因氧氣不足而窒息身亡。
事實告訴我們，在缺氧的環境裏，人類是無法正常活動的。然而，更重要的是，對於科學探險家來說，不僅僅需要有一種敢於冒險的勇氣，而且還要有一個麵臨困難與危險來臨時的冷靜頭腦。