Некоторые аэронавты начали брать с собой подробные географические карты, чтобы в воздухе ориентироваться по ним и определять свое местонахождение. Но часто бывало так, что шар долгое время летел в облаках или даже выше их. Как тут ориентироваться, если земли не видно, не видно, куда аэростат держит путь и где он находится? Здесь аэронавту, как и моряку, нужен компас. Но некоторые ученые утверждали, что на высоте компас теряет свою точность, а другие были убеждены, что он и вовсе перестает показывать, где север, а где юг.
Робертсон взял с собой в полет различные приборы, в том числе и компас. Но ветер был порывистый, шар болтало, и магнитная стрелка раскачивалась во все стороны, затрудняя измерения. Нужно было повторить опыт.
Вскоре Робертсон приехал в Россию, где его опытами заинтересовались молодой ученый академик Яков Дмитриевич Захаров и бывший моряк, впоследствии академик и директор Главной физической обсерватории Михаил Александрович Рыкачев. Они в разное время поднимались на воздушном шаре. Яков Дмитриевич Захаров в рапорте в Академию наук писал: "Главный предмет сего путешествия состоял в том, чтобы узнать с большей точностью о физическом состоянии атмосферы и о составляющих ее частях". Не забыли они и о магнитной стрелке. Но и на этот раз гондолу аэростата сильно разбалтывало порывами ветра, поэтому окончательно установить поведение магнитной стрелки на высоте не удалось. Лишь позже ученые смогли определить, что показания компаса не зависят от высоты полета и этот древний прибор может так же надежно служить воздухоплавателям, как и морякам.
Два французских ученых - Ж. Био и знаменитый физик и химик Жозеф-Луи Гей-Люссак тоже совершали путешествия на воздушном шаре. Они поднялись на высоту более семи километров, взяв с собой различные научные приборы, в том числе барометр и термометр. Ученые убедились, что с поднятием на высоту температура воздуха постепенно понижается, примерно на 0,65 градуса на каждые 100 метров высоты. На земле было тепло, а на семикилометровой высоте свирепствовал арктический мороз. Барометр тоже показывал очень низкое давление. Дышать было трудно, воздух был сильно разрежен.
Несмотря на это, ученые продолжали опыты. Между прочим, они проверили опыт Робертсона и Захарова и убедились, что магнитная стрелка вовсе не теряет на высоте своих качеств. А Гей-Люссак взял с собой в полет еще и стеклянные бутли с хорошо притертыми пробками. На предельной высоте полета, когда открытые бутли заполнились разреженным воздухом, Гей-Люссак крепко закрыл их пробками, и у него оказались пробы высотного воздуха для исследования. В лаборатории ученый сделал тщательный анализ этого воздуха, и оказалось, что по своему химическому составу он ничем не отличается от воздуха у земли. Он содержал 78 частей азота, смешанных с 21 частью кислорода. И только одна часть из ста приходилась на примеси других водорода, углекислого газа, гелия и прочих газов.
Гей-Люссак понял, что воздуха на высоте не хватает для дыхания не потому, что там, как предполагали некоторые ученые, другой его состав, а потому, что он сильно разрежен. Ученые сообразили, что если брать с собой в полет какой-нибудь баллон, наполненный сжатым кислородом, а потом на высоте вдыхать из него, то можно будет подняться без затруднений еще выше.
Но пока до этого додумались, аэронавты убедились, что шутки с высотой плохи. Так, в 1862 году английские естествоиспытатели Джеме Глейшер и Коксуэлл с научными целями летали на шарах несколько раз. В последнем полете они поднялись еще выше, чем Био и Гей-Люссак. Глейшер почувствовал себя плохо, не мог шевельнуть ни рукой, ни ногой. Ему стало все безразлично, хотелось только спать. Коксуэлл тоже очень ослаб, но держался лучше. Он потянул за веревки, чтобы выпустить часть газа и спуститься ниже, но клапан заело, и предохранительная щель не открывалась. Коксуэлл, преодолевая неимоверную слабость, поднялся из корзины по стропам к оболочке шара. Он хотел разрезать ее, чтобы через дыру выпустить часть водорода, но пальцы от мороза и недостатка кислорода в крови почернели, сил не было. Теряя сознание, Коксуэлл схватил веревку клапана зубами и, падая в корзину, не выпустил ее. Клапан поддался, щель раскрылась, часть газа вышла, шар спустился ниже, и ученым удалось спастись.
Каждый километр высоты давался воздухоплавателям с трудом, а иногда даже ценою жертв.
В 1875 году французский физик Гастон Тиссандье вместе со своими друзьями, учеными Г. Сивелем и Д. Кроче-Спинелли, тоже решил подняться на большую высоту. Аэронавты учли опыт своих предшественников и запаслись специальным баллоном с кислородом. Однако их поджидала совершенно непредвиденная опасность. Шар был большой, имел хороший запас подъемной силы и поэтому очень быстро поднимался вверх. Все трое, по мере подъема, не ощущали никакой нехватки воздуха. Больше того, им казалось, что после шестикилометровой высоты они почувствовали себя даже бодрее и веселее. Никто не пользовался кислородным прибором. Люди тогда еще не знали, что на высоте от нехватки кислорода может наступить очень коварная и опасная горная болезнь, или, как ее назвали медики, эйфория (по-гречески - "хорошо переношу"). Опасна она тем, что человек незаметно впадает в такое состояние, когда не дает отчета в своих поступках и действиях, пренебрежительно относится к любой опасности, и при этом ему кажется, что он чувствует себя хорошо, а настроение у него приподнятое.
Тиссандье вспоминает: "Когда мы были на высоте семи верст, мы все стояли в корзине. Кроче стоял неподвижно против меня. "Посмотрите, воскликнул он вдруг, - как красивы эти перистые облака!" И в самом деле, величественное зрелище, открывавшееся перед нами, было невыразимо прекрасно. Перистые облака самых различных форм образовали вокруг нас серебристо-белое кольцо. Высунувшись из корзины, можно было далеко внизу различить землю. Казалось, будто она на дне огромного колодца. Небо было прозрачно и темно-синего цвета. Огненное солнце палило прямо в лицо, а холод все-таки крепко давал себя чувствовать. Мы еще раньше накинули на себя одеяла. Руки сделались холодными как лед. Я хотел было надеть перчатки,. но надо было вынуть их из кармана. А это требовало таких усилий, каких я уже не мог проявить.
Сивель, словно застывший на несколько минут, вдруг вспомнил, что он хотел подняться еще выше. Его лицо вдруг словно осветилось каким-то светом. Он обернулся ко мне и спросил: "Какое давление? У нас еще много песку. Как по-вашему, бросать?" Я ответил: "Делайте как хотите". Кроче кивнул ему головой.
Схватив нож, Сивель перерезал одну за другой три веревки от мешков с песком. Мы стали быстро подниматься. Когда вы приближаетесь к высоте семи с половиною верст, ваше тело и сознание начинают слабеть совсем незаметно для вас самих. Наоборот, вы даже чувствуете какое-то внутреннее довольство, которое вызывается как будто потоками света, заливающего вас на такой высоте. Вы не думаете ни о вашем опасном состоянии, ни о том, что будет впереди. Вы поднимаетесь и счастливы этим".
Более двух часов неуправляемый аэростат носился на восьмикилометровой высоте, а может, и выше. От кислородного голодания обморок наступает внезапно. Тиссандье писал:
"В половине четвертого я снова очнулся, хотя чувствовал головокружение и слабость. Шар спускался со страшной быстротой. Корзина сильно раскачивалась. Я на коленях дотащился до Кроче и Сивеля, но мои товарищи лежали на дне корзины, как-то странно скрючившись. Лицо Сивеля было черно, рот открыт и полон крови. У Кроче глаза были полуоткрыты и рот тоже в крови. Я словно обезумел и все время продолжал звать: "Сивель, Сивель!" Корзина со страшной силой ударилась о землю. Якорь не зацепился, и корзину поволокло по полю. К счастью, мне удалось поймать клапанную веревку и выпустить газ. Опустевший шар зацепился за дерево и распоролся. Кроче и Сивель были мертвы".
В России тоже многие ученые совершали научные полеты на аэростатах. Но, пожалуй, самый известный полет сделал знаменитый русский химик Дмитрий Иванович Менделеев. Он говорил, что "лаборатория погоды" находится именно в верхних слоях атмосферы, поэтому считал полеты аэростатов с научной аппаратурой на большие высоты просто необходимыми.
