새처럼 하늘을 날아오르는 것은 인간의 오래된 꿈이었습니다. 가장 초기의 비행 장비 중 하나는 열기구였습니다. 1783년 11월 21일 오후, 프랑스의 몽골피에 형제는 반복적인 실험을 통해 파리의 무에트 요새에서 세계 최초의 인간 운반 열기구 비행을 성공적으로 수행했습니다. 이 비행은 25분 동안 지속되었으며, 파리의 절반을 날아올랐습니다. 오늘날 열기구는 대중이 좋아하는 스포츠로 자리를 잡았으며, 전 세계에서는 대규모의 열기구 페스티벌이 열리고 있습니다. 사람들이 화려한 거대한 열기구가 하늘 위로 올라가는 것을 기뻐할 때, 아마도 누군가 이런 질문을 할 것입니다. 열기구는 왜 올라가는 것일까?
열기구는 공기의 부력을 이용하여 하늘로 올라갑니다. 공기가 열기구에 대한 부력은 열기구가 제거한 공기의 무게와 동일합니다. 열기구(및 그것이 운반하는 무게)의 평균 밀도가 공기보다 작은 경우에만 그것은 부력을 받을 수 있습니다. 열기구를 이륙하기 전에 열을 사용해야 합니다. 공기가 데워진 후 볼륨이 확대되고, 밀도가 더 낮아지며, 밀도 차이가 커집니다. 그로 인해 운반할 수 있는 무게가 더 커집니다. 우리가 열기체를 사용하지 않고 헬륨이나 수소와 같은 밀도가 낮은 가스로 풍선이나 비행선을 채운다면 충분한 리프트를 받을 수 있고, 하늘을 날아올라 수 있습니다.
부력의 이용은 오래된 것입니다. 고대 그리스 과학자 아르키메데스는 시라쿠스 왕 히에론 2세가 왕관의 금 순도를 확인하는 데 도움을 주기 위해 부력이 발생하는 이유를 먼저 발견했습니다. 그 후 그것은 “아르키메데스의 원리”라고 불리며, 물체가 액체 또는 기체 내에서 받는 부력은 그 물체가 제거한 액체 또는 기체의 무게와 동일하다는 것을 나타냅니다. 아르키메데스의 원리는 물체의 밀도와 선박의 최대 운송량을 계산하는 데 사용됩니다. 구조물을 구조하는 데 사용되는 구명대는 공기로 채워져 있는데, 공기는 물보다 훨씬 낮은 밀도를 가지고 있어, 물에 빠진 사람이 구조를 기다릴 수 있도록 합니다. 중국에서 오락이나 기도의 도구로 사용되는 孔明灯도 뜨거운 공기에 의해 부력을 받습니다. 전설에 의하면, 주공이 시마위에 의해 포위되었을 때, 그는 오일 면화로 만들어진 종이랜턴을 만들었고, 그 종이랜턴을 불태우면서 종이랜턴이 하늘 위로 올라가 구조 신호를 보냈으며, 결국 탈출했습니다. 전설에 의하면, “曹冲称象”(曹공이 코끼리의 무게를 재는 이야기)도 부력 법칙을 영리하게 이용한 좋은 예입니다.