Seit jeher ist es ein Traum der Menschheit, wie ein Vogel über den weiten Himmel zu fliegen. Der Heißluftballon war eines der ersten Fluggeräte. Am 21. November 1783 nachmittags gelang es den Brüdern Montgolfier aus Frankreich nach wiederholten Versuchen, in Fort de Vaux bei Paris den ersten bemannten Heißluftballonflug der Welt durchzuführen. Der Flug dauerte 25 Minuten und führte über die Hälfte von Paris. Heutzutage ist der Heißluftballonssport sehr beliebt, und auf der ganzen Welt werden große Heißluftballonfestivals veranstaltet. Wenn die Menschen jubeln, wenn ein riesiger, bunter Heißluftballon in den Himmel steigt, fragen sie sich vielleicht: Warum kann ein Heißluftballon aufsteigen?
Der Aufstieg eines Heißluftballons beruht auf dem Auftrieb der Luft. Die Auftriebskraft der Luft auf einen Heißluftballon ist gleich dem Gewicht der Luft, die der Ballon verdrängt. Solange der durchschnittliche Dichte des Heißluftballons (einschließlich der darin enthaltenen Last) geringer ist als die der Luft, kann er aufsteigen. Vor dem Aufstieg des Heißluftballons muss er erhitzt werden. Die erwärmte Luft im Ballon dehnt sich aus und wird immer weniger dicht, was zu einem größeren Dichteunterschied und einer größeren Tragfähigkeit führt. Wenn wir anstelle von heißer Luft Helium oder Wasserstoff verwenden, die eine geringere Dichte haben, können wir ebenfalls ausreichend Auftrieb erzeugen und im Himmel fliegen.
Die Nutzung des Auftriebs hat eine lange Geschichte. Der griechische Wissenschaftler Archimedes entdeckte, wie der Auftrieb entsteht, als er dem König von Syrakus, Hieron II., bei der Lösung des Problems der Reinheit der Krone half. Später wurde dies als „Archimedes' Prinzip“ bekannt, wonach die Auftriebskraft eines Objekts in einer Flüssigkeit oder einem Gas gleich dem Gewicht der von dem Objekt verdrängten Flüssigkeit oder des Gases ist. Das Archimedes' Prinzip hat viele Anwendungen, z. B. zur Berechnung der Dichte von Objekten und der maximalen Tragfähigkeit von Schiffen. Rettungswesten, die mit Luft gefüllt sind, helfen Menschen, die ins Wasser gefallen sind, auf dem Wasser zu treiben und auf Rettung zu warten, da Luft eine viel geringere Dichte als Wasser hat. Der Heißluftballon als Unterhaltungs- oder Glücksbringer in China nutzt ebenfalls die Auftriebskraft von heißer Luft. Der Legende nach nutzte Zhuge Liang das Prinzip des Auftriebs, um sich aus der Belagerung durch Sima Yi zu befreien. Er fertigte Papierlaternen mit Ölwattebällen, die angezündet wurden, um ein SOS-Signal in den Himmel zu senden und schließlich zu entkommen. Die Geschichte von „Cao Chong wiegt das Elefant“ ist ebenfalls ein hervorragendes Beispiel für die geschickte Nutzung des Auftriebsgesetzes.