Условие подъёма: Воздушный шар поднимется в воздух, если его средняя плотность (с учётом оболочки, газа внутри и груза) будет меньше плотности окружающего воздуха. Это происходит, когда выталкивающая сила воздуха больше веса шара.
Почему водород и гелий: Водород и гелий — лёгкие газы, то есть их плотность значительно меньше плотности воздуха. При наполнении шара этими газами его средняя плотность уменьшается, и выталкивающая сила становится достаточной для подъёма. Водород легче гелия, но он пожароопасен, поэтому для безопасных полётов чаще используют гелий.
Ответ: См. выше.