안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
열기구가 상승하고 하강하는 핵심 원리는 공기의 온도 변화에 따른 밀도 차이와 부력 때문입니다.
열기구가 떠오르는 원리는 버너를 켜서 열기구 내부의 공기를 데우면 공기 분자들이 활발하게 움직이면서 밖으로 팽창해 나가면 열기구 내부 공기는 단위 부피당 무게가 가벼워지는 밀도 감소 현상이 일어납니다. 차갑고 밀도가 높은 열기구 외부의 공기가 밀도가 낮고 가벼운 내부 공기를 위로 밀어 올리는 부력이 작용합니다. 발생한 부력이 열기구 자체의 무게와 내부 공기의 무게 합보다 커지면 위로 떠오떠오릅니
반대로 내려오는 원리는 버너 가동을 멈추거나 줄이면 내부 공기가 자연스럽게 식으면서 다시 수축하고 밀도가 높아지고 더 빠르게 하강하기 위해 조종사는 열기구 맨 위에 위치한 밸브를 열어 내부의 뜨거운 공기를 밖으로 빼내고 차가운 공기를 유입시킵니다. 내부 공기가 식어 밀도가 높아지면 부력이 줄어들고, 총무게가 부력보다 커지면서 아래로 내려옵니다.
참고로 열기구에는 핸들이나 프로펠러 같은 방향 조절 장치가 없습니다. 고도에 따라 바람이 부는 방향과 속도가 다르기 때문에, 조종사는 버너와 밸브로 고도를 조절하여 원하는 방향으로 불어오는 바람층을 찾아 이동합니다.