Важным стыком естественнонаучных интересов Менделеева и его практических стремлений была проблема воздухоплавания. Менделеев всю жизнь чрезвычайно интересовался учением о газах, и, как мы увидим ниже, ему принадлежат в этой области крупные открытия. Изучая разреженные газы, Менделеев заинтересовался верхними слоями атмосферы. «Этот интерес, — писал Менделеев, — привел меня в область метеорологии верхних слоев воздуха. А отсюда прямой переход к изучению воздухоплавания, дающего единственную возможность познать эти неизведанные края океана, омывающего сушу и воду. Мною овладело желание проверить на особо приспособленном аэростате тот закон перемены температуры с давлением разных слоев атмосферы, который я вывел… из совокупности имеющихся до сих пор наблюдений, произведенных при высоких аэростатических поднятиях, начатых в России Захаровым и выполненных потом французами и англичанами, соперничающими друг перед другом в опытном изучении верхних слоев атмосферы».
Русская научно-техническая мысль в области воздухоплавания обладала в то время длительной историей. Менделеев упоминает об академике Я. Д. Захарове, который в 1804 году в Петербурге поднялся на аэростате на высоту 2550 метров. Его полет продолжался 3 часа 45 минут. Захаров впервые применил аэростат для научных целей. Этот полет представляет выдающийся интерес для истории воздухоплавания, так как здесь впервые был использован ряд приборов, применяемых и поныне.
Полеты на аэростатах, развитие техники воздухоплавания и применение воздухоплавания для научных и практических целей продолжались в течение всего XIX века, причем темпы научно-технического прогресса в этой области стали особенно быстрыми начиная с конца 60-х годов. Здесь большое значение имели систематические исследования, начатые с 1869 года в русской армии.
Созданная Военным министерством Комиссия по применению воздухоплавания к военным целям произвела ряд исследований и изучила возможности наблюдений с аэростатов за продвижением войск и корректировки артиллерийской стрельбы по невидимым с земли целям. К исследованиям в области воздухоплавания была привлечена широкая научная общественность, в частности Русское физико-химическое общество. С 1880 года в Петербурге начал выходить журнал «Воздухоплаватель». В 1885 году в Петербурге же была создана первая кадровая команда военных воздухоплавателей, впоследствии названная «учебным воздухоплавательным парком». Одновременно участились полеты на аэростатах, связанные с метеорологическими и другими научными целями.
