Lo primero que tenemos que comprender para respondernos a esta duda es por qué flota un globo de helio. La respuesta es sencilla: la densidad de aire dentro del globo es mucho menor que la que existe en su exterior, lo que consigue que este cuerpo flote en la atmósfera del mismo modo que nosotros flotamos en una piscina. Según el principio de Arquímedes (todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical equivalente al peso del fluido desalojado), un globo de helio de un litro experimenta en nuestra atmósfera y a nivel de suelo un empuje hacia arriba igual al peso de un litro de aire. Este pesa más o menos 1,3 gramos, mientras que la misma cantidad de gas helio pesa sólo 0,18 gramos.
Por otro lado, hay que entender cómo funciona la atmósfera: a nivel del mar, la presión de aire que tenemos sobre los hombros es de una atmósfera, es decir, soportamos el peso de la capa de aire entera, desde el que respiramos, hasta el que se encuentra en los límites del espacio exterior (sobre los 10.000 kilómetros de altura). Conforme vamos ascendiendo, el aire es menos denso, por tanto, tiene menos masa. Cuando el globo de helio asciende, llega un momento en el que (si siguiera intacto), la densidad del aire en su interior y el del que lo rodea sería la misma y se mantendría flotando en ese punto. “El principio que lo explica es sencillo, pero el problema para hacer el cálculo es que hay que tener en cuenta muchos detalles como la capacidad del material de expandirse o retener el helio en su interior, el descenso de temperatura a medida que se asciende, las condiciones atmosféricas...( cuenta Manuel Arias Zugasti, profesor de Física aplicada de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED, España).
¿Podríamos mandar un mensaje al espacio exterior en un globo de helio?
Si el globo mantuviera su forma rígida y las condiciones ambientales fueran óptimas, se podría calcular, (como hacen en la web de ciencia básica elemental Hypertextbooks, coordinada por el profesor de Física Glenn Elert,) la altura máxima a la que llegaría. Teniendo en cuenta la densidad del gas helio a temperatura ambiente de 20 ºC, 0.1663 kg/ m3, la densidad del globo (aire y material) será de 0.462 kg/m3. Esta es la densidad que alcanza la atmósfera a aproximadamente unos 9 kilómetros del suelo, donde este globo hipotético dejaría de ascender. Pero claro, mientras sube y se encuentra con menos presión de aire, el globo tiende a expandirse y a enfriarse. Esto hace que aumente su volumen y disminuya su densidad, lo que incrementa su flotabilidad, así que, si no revienta, continuará en ascenso y rebasará esta cifra.
La mayoría de los cálculos asumen que un globo no debería llegar más allá de 10 kilómetros de altura (más o menos en el límite de la primera capa atmosférica, la troposfera). Pero los números estimados no son suficientes para el científico alemán Patrick Glaschke. El experto ha desarrollado un software de simulación que, a partir de los datos meteorológicos de la zona donde se abandonó el globo, permite estimar la trayectoria que seguirá. Según sus cálculos, un globo de helio puede alcanzar, en condiciones óptimas, más de 10 km. de altura, puede permanecer en el aire más de 24 horas y puede recorrer una distancia horizontal cercana a los 3000 km, por lo que un globo soltado en San Diego (EE UU), con unas condiciones idóneas (que la naturaleza no suele conceder) podría pasearse toda la frontera estadounidense con Mexico, y morir en el Océano Atlántico.
Así que, no. Aunque las aventuras de un globo de helio pueden ser bastante sorprendentes, ninguno de ellos llegará al espacio exterior. Si, aun así, te preocupa que una caída a 10 kilómetros de altura pueda resultar, digamos, dolorosa, tampoco hay que darle más vueltas.
(Tomado de https://nmas1.org/news/2017/04/20/helio-tope)