پرواز با کشتی هوایی

انسان همواره با مشاهده‌ی جانورانی که قادر بودند در هوا پرواز کنند به مقایسه‌ی خود با آنها می‌پرداخت و دنبال کشف این موضوع بود که او چه کاستی‌هایی نسبت به این پرندگان دارد تا بتواند احتمالاً با مرتفع کردن این کاستی‌ها خود نیز قادر به پرواز باشد. اولین نکته‌ای که نظر انسان متفکر را در این رابطه به خود معطوف می‌کرد نقش هوا در پرواز بود. او می‌توانست وجود هوا را به ویژه از طریق آثار نیرومند جا به جایی‌های آن به صورت باد ملاحظه کند. هم‌چنین می‌دید که پرندگان با حرکت بال‌های خود، باد ایجاد می‌کنند و در حقیقت به این وسیله سوار هوا می‌شوند و می‌توانند بدون افتادن، پرواز کنند. پس برای او مسلم شد که نقش اصلی در پرواز را هوا به عهده دارد به گونه‌ای که تقریباً مطمئن بود در جایی که هوا نباشد پرواز ممکن نیست. او همچنین می‌توانست شناوری و حرکت ماهیان در آب را نیز ملاحظه کند. حرکت آنها با پس زدن آب برای جلو بردن خود دقیقاً شبیه پرواز پرندگان در هوا بود. از طرفی به وجود سیال هوا همانند وجود سیال آب پی برده بود. پس برای حل مشکل پرواز خودش در هوا شاید می‌توانست از مدل شنا یا شناوری در آب یا به سخنی پرواز در آب استفاده کند.

شاید او از خود پرسیده بود جانوران آب‌زی چگونه می‌توانند از عمق آب به طرف بالا اوج بگیرند. البته یکی از روش‌های آن همان شنا کردن بود. اما او جانورانی را هم می‌دید که تنها با حجیم کردن بدن خود بدون شنا کردن، به طرف بالا رانده می‌شوند. او متوجه شده بود که اجسام سبک اما حجیم، در آب به بالا رانده می‌شوند. پس با خود اندیشید که چرا در هوا که سیالی مشابه آب است این‌گونه نباشد. او گفت احتمالاً اگر بتواند چیزی حجیم اما سبک‌تر از هوا بسازد دریای هوا آن را به بالا می‌راند و او می‌تواند با بستن خود به آن چیز همراه آن به بالا پرواز کند.

البته انسان تا قبل از این که چنین فکری به مخیله‌اش خطور کند چندین بار سعی کرده بود چیزهایی شبیه بال و پر پرندگان با وسایل مکانیکی بسازد و با حرکت دادنِ بال‌گونه‌ی آنها هوا را پس زند و پرواز کند و در این راه بعضاً توفیق‌های موقتی هم به دست آورده بود. اما چون انرژی مربوط به این بال زدن‌های متوالی را باید از ماهیچه‌های خود می‌گرفت به زودی خسته می‌شد و امکان پرواز مداومِ قابل اعتمادی به خصوص در ارتفاع زیاد فراهم نمی‌آمد. اما در این فکر جدید، هوا، بدون صرف انرژی ماهیچه‌ای، خودش او را بالا می‌کشید. برای محقق کردن این کار او اندیشید که چگونه می‌تواند جسم حجیمی را فراهم آورد که وزن خودش و هرچه که احیاناً درونش است کمتر از وزن هوای هم‌حجمش باشد تا در این اقیانوس هوا به بالا کشیده شود. پس نخست به نظرش رسید که بالون بزرگی با پوسته‌ی فلزی نازک و سبک که کاملاً درزبندی شده است درست کند و هوای درون آن را با کمک تلمبه‌های هواکشی که داشت تا جایی که ممکن است خارج کند تا مطلوب حاصل شود. اما به محض خارج کردن هوای درون آن، فشار هوای بیرون، آن را مچاله و کم‌حجم نمود. او اندیشید پس باید چکار کند. پس گازهای سبک‌تر از هوا نظر او را جلب کردند. این گازها برخلاف خلأ می‌توانستند بر بدنه‌ی داخلی بالون فشاری به اندازه‌ی همان فشار هوای بیرونی وارد آورند اما در عین حال سبک‌تر از هوا هم بودند. متوجه شد که چگونه دودی که در یک آتش‌سوزی ایجاد می‌شود به سرعت به بالا صعود می‌کند. درواقع این هوای گرم روی آتش است که به بالا می‌رود و دود را هم همراه با خود به بالا می‌بد. در هوای گرم به علت جنبش شدیدتر مولکول‌ها بر اثر گرما، فاصله‌ی متوسط بین مولکولی بیشتر از این فاصله در هوای سردتر است و بنابر این در یک حجم مشخص، تعداد مولکول‌های هوا کمتر و در نتیجه آن مقدار هوا، وزنی کمتر از هوای سرد هم حجمش دارد و از این روست که هوای گرم شده از شعله‌ی آتش به بالا کشیده می‌شود. پس انسان کره‌ی بزرگی از پارچه درست کرد و با شعله‌ور کردن آتش در تنها دهانه‌ی آن که در پایین آن قرار داشت هوای داخل کره را گرم کرد. هوای داخل کره منبسط می‌گردید و کره را باد می‌کرد و با گرمتر شدن منبسط‌تر می‌شد و هوای بیشتری را بیرون می‌داد و سبک‌تر می‌شد تا جایی که به طرف بالا شناور می‌شد و به پرواز در می‌آمد. این پیشرفت‌های بشر در امر پرواز هم‌زمان با پیشرفت‌های او در علم شیمی و کشف و جداسازی گازهای سبک‌تر از هوا بود. به ویژه با کشف هیدروژن که خیلی سبک‌تر از هوا بود او توانست بالون‌هایی پر شده از گاز سبک هیدروژن بسازد و آنها را به پرواز درآورد. به تدریج با توسعه‌ی صنعت ساخت بالون‌های هیدروژنی او کشتی‌های هوایی بزرگی ساخت که برای جا به جایی مسافر و بار و حتی برای امور نظامی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. در این کشتی‌های هوایی از موتورهایی برای گرداندن پروانه‌های هدایت کننده‌ی کشتی استفاده می‌شد. درواقع امر شناوری را به عهده‌ی هوا گذاشت و امر هدایت کشتی را خود با تمهیدات به کار گرفته در کشتی انجام می‌داد. وجود گاز سریع الاشتعال و خطرناک هیدروژن در این کشتی‌ها و نیز مقرون به صرفه نبودن استفاده از گاز بی‌خطر سبک هلیم به تدریج باعث شد که استفاده از این کشتی‌های هوایی کنار گذاشته شود به ویژه این که با رونق گرفتن هواپیماها امر شناوری در هوا با سرعت هواپیما تلفیق شد یعنی شتاب هواپیما باعث می‌شد که مقاومت هوا بر زیر بال‌سهای هواپیما آن را به بالا بکشد و احتیاجی به هیچ گاز سبک‌تر از هوا برای شناور ساختن هواپیما در هوا نبود.