Если отпустить на небо воздушные шары, они поднимутся очень высоко и что происходит с ними дальше?

Да вот что!
https://www.youtube.com/watch?v=zIWUQbX_Y7o
https://www.youtube.com/watch?v=y9SqCHHEyZw&t=2m10s
https://www.youtube.com/watch?v=Drf1vBWBV10&t=1h49m38s
Тысячи раз уже к шарикам камеры привязывали и их запускали
https://www.youtube.com/results?search_query=Go+Pro+Balloon+Burst+space

Дальше они там летают день или два, и постепенно опускаются. Гелий - газ очень тонкий, просачивается через резину и улетучивается.

Дальше он могут
1)Лопнуть
2) Опуститься на землю
3) долго дрейфовать на высоте, а потом см 1-2

Они засоряют планету, вот что с ними происходит

Шар поднимается пока поддерживается его положительная плавучесть, то есть масса шара плюс масса наполняющего его газа меньше массы вытесняемого воздуха. С ростом высоты плотность воздуха уменьшается, а плотность газа внутри шара увеличивается (за счет понижения температуры). Достигнув определенной высоты, шар перестает подниматься и начинает дрейфовать, постепенно снижаясь ввиду потери газа.

они обмерзают,
лёд царапает оболочку и он лопается, или просто лёд перегружает шар,
шарик опускается (обычно ночью) и ветром подхватывается и отфильтровывается на деревьях например.

Окружающее давление с высотой падает, а в самом шарике остаётся прежним, из-за чего его начинает раздувать и он лопается. Метеозонды могут расширяться в 10 раз, прежде чем лопнут.

Если шарик надуть горячим воздухом он начнет выталкиваться т. е. подниматься силой Архимеда так же как выталкивается на поверхность воды пузырь с воздухом. Т. е. из-за разницы давлений. Шарик с горячим воздухом будет подниматься до тех пор, покуда либо воздух в шарике не остынет либо до тех пор, пока давления внутри шарика и снаружи не уровняются и тогда шарик "поплывет" по поверхности атмосферы... на какой то определенной ее высоте...
То же самое происходит если шарик надуть каким нибудь газом, к примеру гелием...