Воздушный шарик летел горизонтально с постоянной скоростью V.

Предлагаю так. В лоб, раз более красивого решения в голову не приходит. Считайте, что у Вас все известно, кроме начальной скорости шарика (т. е. дополнительно известны угол, под которым брошен камень, и высота, на которой они столкнутся) .
И найдите скорость шарика для двух случаев - когда камень попадает снизу, и когда - сверху.
Получите формулу. В лучшем случае угол, под которым брошен камень, из формулы исчезнет.

подсказка: кинутый без упреждения камень может попасть только уже при спуске вниз, то есть он пролетел сзади до камня, поднялся выше него и упал на него сверху.

другой ответ - если V=0, и а=0.

Имеем два уравнения с двумя неизвестными Н и t: Hcosa+vt= v1cosa*t (1) и H= v1sina*t-gt^2/2 (2). Выражая t из (1) и подставляя в (2), находим Н.

обозначим скорость шарика U, скорость камня V, ее вертикальную составляющую Vy=Vsina, ее горизонтальную составляющую Vx=Vcosa. камень летит по параболе, достигает максимальной высоты Hm>H, падает по параболе на расстояние h=Hm-H и попадает в шарик. время подъема на максимальную высоту t1=Vy/g, время прохождения расстояния h t2=√(2h/g). максимальная высота подъема Hm=Vy^2/2g, тогда t2=[√(Vy^2-2gH)]/g. все время движения t=t1+t2. если первоначальная удаленность шарика по горизонтали от точки броска камня L0, то через время t он удалится от этой точки на расстояние L=L0+Ut. попавший в него камень преодолеет то же расстояние L=Vxt, т. е. L0+Ut=Vxt. подставляем сюда t и решаем уравнение с одним неизвестным Н.

Высота H = 0, иначе потребовалось бы упреждение

надо учитывать, что камень летит по параболе

20 км