Uçma prensibi
Balonun havada yükselmesi, suya atılan bir cismin yüzmesiyle aynı ilke olan Arşimet'in kaldırma prensibine dayanır. Bir balon yerini kapladığı havanın ağırlığı kendi ağırlığına eşit oluncaya kadar yükselir. Yükseklik arttığında havanın yoğunluğu azaldığından ağırlık dengelenir ve balon daha yükseğe çıkamaz. Eğer daha yükseğe çıkmak isteniyorsa ağırlığın azaltılması, alçalmak isteniyorsa da balonun içindeki havanın azaltılması gerekmektedir.
Kumanda etme
Balonlar bir yerden bir yere ulaşmak için elverişli araçlar değildirler, sadece dikey hareket kontrolü vardır ve rüzgarla sürüklendiklerinden yatay yönlendirme imkanları yoktur. Ulaşım aracı olarak kullanılan güdümlü balonlar olan zeplinlerin sürüklenerek değil itme kuvvetiyle yol almalarını sağlayan motorları ve havada yönlenmesini sağlayan dümenleri vardır.
Balonun parçaları
Bir balon; zarf, gondol (ya da sepet) denilen iki bölümden oluşur. Zarf balonun havayla doldurulan yeri olduğundan yüksek iç basınca dayanıklı, küçük yırtıkların büyümesini önleyecek, gözenekli olmayan esnek ve hafif malzemelerden yapılmaktadır. Bu malzemeler "peş" denilen parçalara göre yatay, dikey veya diagonal olarak birbirine eklenmektedir. Sepeti ve yükleri taşıyan bir ağ balonu çevreler. Balonun tepesinde alçalmak veya inişten sonra balonu söndürmek için ayrı bir iple çekilerek açılan hava boşaltma deliği vardır.
Balon fikri ilk kez 1766 yılında hidrojeni bulan Henry Cavendish’in bu gazın havadan hafif olduğunu görmesi ve 1767’de Joseph Black’ın hafif bir aracın hidrojenle doldurulduğu zaman uçabileceğini öne sürmesiyle doğdu. Ancak ilk balon hidrojenle değil sıcak havayla doldurularak uçtu. İlk uçuş 5 Haziran 1783 tarihinde Fransız Joseph Michel Montgolfier (1740-1810) ve Jacques Etienne Montgolfier (1745-1799) kardeşler tarafından Annonay köyünde çapı 10,5 metre olan ketenden bir torbayı sıcak havayla doldurarak olmuştur. Balon 450 metre kadar yükselerek 10 dakikada 1,5 millik mesafe katetmiştir.
İlk İnsanlı Uçuş
Montgolfier Kardeşler'in tarihi balonunun mühendislik bilgilerini de içeren 1786 tarihli bir şeması.Montgolfier Kardeşler sonraki uçuşlarını 19 Eylül 1783 tarihinde, aralarında Benjamin Franklin’in de bulunduğu kalabalık karşısında Paris’te yapmışlardır. 6 millik uçuşta balonun sepetine bir horoz, bir ördek ve bir koyun koymuşlardır.
20 Kasım 1793 yılında sıcak hava balonu Fransız fizikçi Jean François Pilatre de Rozier (1756-1783) ve bir arkadaşını da taşımış tarihte balon kullanan ilk pilotlar olmuşlardır.
Hidrojen Balonu
Fransız Fizikçi Jacques Charles (1746-1823) sıcak havanın kısmen az bir havada yüzme etkisi yarattığını ve soğudukça bu özelliğini yitirdiğini farketti. Sepette yakılan ateş havayı bir müddet daha ısıtmakta idi. Ancak Hidrojen gazı daha hafif ve havada yüzme kabiliyeti kalıcı idi. 27 Ağustos 1783 tarihinde Jacques Cesar Charles ilk hidrojen balonunu yaptı ve uçurmayı başardı.
Bilimsel Amaçlı Uçuşlar
Fransız fizikçi Jean Baptiste Biot (1774-1862) ve Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), 1804 yılında 6,5 km yüksekliğe çıkarak bu yükseklikteki havanın bileşimini sınadılar ve dünyanın manyetik alanının doğasını incelediler. Bu bilimsel amaçlı olarak yapılan ilk uçuştu.
1902 yılında Fransız Meteorolog Leon Philippe Teisserenc de Bort (1855-1913) insanların çıkamadığı yükseklikler için ölçüm aletleri yerleştirilmiş insansız balonlar uçurmuştur. Bu yöntemle atmosfer sıcaklığının 11 km yüksekliğe kadar düzenli olarak düştüğünü tespit etmiş ulaşabildiği daha yükseklerde ise sıcaklığın sabit kaldığını tespit etmiştir.
1931 yılında ise İsviçreli fizikçi Auguste Piccard (1884-1962) kapalı bir vagon yaptırarak iyonosfer ve kozmik ışınları inceleyebilmek için 16 km'ye kadar balonla çıkmayı başarmıştır.
