หากคุณเคยซื้อลูกโป่งสวรรค์หรือลูกโป่งที่สามารถลอยได้ และบางครั้งคุณอาจจะเคยทำลูกโป่งสวรรค์หลุดมือไป ลอยไปติดตามกิ่งไม้บ้างหรือลอยขึ้นไปบนท้องฟ้า แต่เคยสงสัยหรือไม่ หากลูกโป่งลอยขึ้นฟ้าแล้ว ลูกโป่งจะลอยไปที่ไหน ?

แน่นอนว่าหากเราปล่อยลูกโป่งลอยขึ้นฟ้าไป มันก็จะลอยไปตามลมที่พัดมา ทำให้ลูกโป่งอยู่ไกลจากตำแหน่งที่หลุดลอยออกไป แต่ถ้าขณะนั้นไม่มีลมพัดมา ลูกโป่งก็จะลอยสูงขึ้นไปเรื่อย ๆ และหลังจากนั้นจะเกิดอะไรขึ้นกับลูกโป่ง ? ลูกโป่งจะลอยออกไปนอกชั้นบรรยากาศหรือไม่ หรือลูกโป่งจะลอยขึ้นไปอยู่ระดับหนึ่งแล้วลอยเคว้งคว้างอยู่ในอากาศ หรือลูกโป่งจะแตกหากโดนรังสีที่เข้มข้นจากดวงอาทิตย์

เหตุการณ์นี้เราสามารถอธิบายได้ด้วยความหนาแน่นของอากาศ (Density of air) และความกดอากาศ (Air pressure) โดยความหนาแน่นของอากาศจะมีค่ามากที่สุดที่ระดับน้ำทะเลและมีค่าลดลงเรื่อย ๆ เมื่อมีความสูงเพิ่มขึ้น ส่วนความกดอากาศ คือ แรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ซึ่งมีปัจจัยต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อแรงดันอากาศ อย่างปริมาณอากาศ (ความหนาแน่นของอากาศ) ปริมาตรอากาศ อุณหภูมิ เป็นต้น โดยความกดอากาศนี้จะมีความสัมพันธ์กับความสูงด้วยเช่นกัน คือ เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความกดอากาศจะลดลง และเมื่อระดับความสูงลดลง ความกดอากาศจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น ความกดอากาศจึงแปรผกผันกับระดับความสูงนั้นเอง

เมื่อเราสูบอากาศเข้าไปในลูกโป่ง แรงดันอากาศจะดันให้ลูกโป่งขยายตัว และเมื่อเรามัดปากของลูกโป่งไว้ไม่ให้อากาศที่สูบเข้าไปรั่วไหลออกมา ลูกโป่งจะมีขนาดตามปริมาตรของอากาศที่เราบรรจุเข้าไปในลูกโป่ง ซึ่งจะกลายเป็นความหนาแน่นของอากาศในลูกโป่ง (ความหนาแน่นของอากาศในลูกโป่ง เท่ากับ มวลของอากาศในลูกโป่ง หารด้วย ปริมาตรของลูกโป่ง หรือ D=M/V) หากเราบรรจุแก๊สที่มีน้ำหนักเบากว่าอากาศภายนอกลูกโป่ง ลูกโป่งจะลอยขึ้นเนื่องจากอากาศที่มีน้ำหนักเบาจะลอยขึ้น ดังนั้น เมื่อเราปล่อยให้ลูกโป่งนี้หลุดมือไป มันจะลอยขึ้นไปบนท้องฟ้า

และเนื่องจากความสูงที่เพิ่มขึ้นความกดอากาศภายนอกลูกโป่งจะลดลง ความหนาแน่นของอากาศภายนอกลูกโป่งก็น้อยลงด้วยเช่นกัน ฉะนั้นแล้ว ปริมาตรอากาศที่อยู่ภายในลูกโป่งจะขยายตัวขึ้น ทำให้ลูกโป่งมีแรงดันอากาศภายในสูงขึ้น และเนื่องจากความกดอากาศและความหนาแน่นของอากาศภายนอกลูกโป่งมีค่าลดน้อยลงด้วย จึงยิ่งทำให้ลูกโป่งมีแรงดันอากาศภายในสูงขึ้นเรื่อย ๆ และปริมาตรของลูกโป่งก็ขยายขึ้นตามไปด้วย ดังนั้น ลูกโป่งจึงมีขนาดใหญ่ขึ้นนั้นเอง และถ้าหากลูกโป่งยังคงลอยขึ้นสูงต่อไปเรื่อย ๆ ขนาดของลูกโป่งก็จะขยายตัวจนลูกโป่งทนแรงดันอากาศภายในไม่ไหวจนทำให้ลูกโป่งแตกในที่สุด

สภาพอากาศมีการเปลี่ยนแปลงตามความสูง ไม่ว่าจะเป็นความหนาแน่นของอากาศ ความกดอากาศ อุณหภูมิอากาศ ท้ายที่สุดแล้วเมื่อถึงจุดจุดหนึ่งที่ลูกโป่งไม่สามารถทนต่อแรงดันอากาศที่ขยายตัวอยู่ภายในลูกโป่งได้ ลูกโป่งก็จะแตกนั้นเอง คล้าย ๆ กับที่เราสูบอากาศใส่ลูกโป่งมากเกินไปจนลูกโป่งแตก แต่เหตุการณ์นี้มวลของอากาศมีค่าเท่าเดิม แต่ปริมาตรอากาศเพิ่มขึ้น

นักอุตุนิยมวิทยาใช้ประโยชน์จากหลักการนี้มาช่วยในการตรวจวัดสภาพอากาศในชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงขึ้นไป เป็นการตรวจอากาศชั้นบนด้วยไพลอตบอลลูน (pilot balloon) หรือไพบอล เพื่อตรวจสอบความเร็วและทิศทางลมในระดับความสูงใช้ควบคู่กับกล้องธีโอโดไลต์ (Theodolite)