Во время полета он был не только географом, но и геологом, гляциологом, геоморфологом, почвоведом. Дрейфующие и материковые льды, свидетели и реликты былых оледенений Земли, бушующие в открытом море волны, редкая северная растительность, болота и морены — все это попадало в поле зрения наблюдателя-исследователя, чтобы навсегда запечатлеться и в его памяти, и в его записях. По словам Эрнста Кренкеля, следившего за восторженно прильнувшим к иллюминатору профессором, Самойлович превратил «громаду «Цеппелина» в прибор для научного исследования подробностей, увидеть которые иными средствами тогда было просто невозможно».
Дирижабль летел довольно быстро, и наблюдатель не успевал вести дневник. Многое он вынужден был записывать позже, в минуты передышки.
Проплыли под дирижаблем цепочки болот Карелии, ландшафты между Онежским озером и Северной Двиной — и Рудольф Лазаревич сразу же припомнил гипотезы происхождения этих грядово-озерных комплексов, гипотезы разные, во многом исключающие друг друга (достаточно сказать, что лишь в 1977 году состоялось первое междуведомственное совещание по этой проблеме). Вгляделся в очертание берегов Земли Франца-Иосифа — и записал мысль о том, что весь архипелаг переживает стадию медленного поднятия. Замелькали в разрывах тумана ледники Новой и Северной Земли — и он различил явные признаки отступания ледниковых покровов Арктики. И так на протяжении всех 106 часов беспосадочного исследовательского полета.
Пять десятилетий миновало с той поры, а короткие заметки Рудольфа Лазаревича Самойловича об экспедиции на «Графе Цеппелине» не утратили ни ценности, ни актуальности. И вновь нельзя не воздать должного его научной проницательности. Еще за год до воздушного рейса Рудольф Лазаревич писал в одном научно-популярном журнале о том, как нужны в Арктике наблюдения за высокими слоями атмосферы, за земным магнетизмом, полярными сияниями и в особенности за метеорологическим режимом верхних слоев. Лишь 30 января 1930 года в Павловске, под Ленинградом, был осуществлен первый в истории запуск только что изобретенного Павлом Александровичем Молчановым удивительного прибора — радиозонда, а Самойлович уже требовал поскорее внедрить его в практику аэрологических наблюдений на Севере! И вот на борту «Графа Цеппелина» такое внедрение состоялось в присутствии автора замечательного изобретения — профессора Молчанова.
За время полета, прямо по ходу дирижабля, были выпущены четыре радиозонда (это произошло на подходе к Северной Земле, над мысом Челюскин, над Новой Землей и Белым морем). Приборы достигали высоты 20 километров, сообщая на дирижабль, где находилась приемная аппаратура, информацию о температуре, влажности и атмосферном давлении воздуха по всей вертикали полета радиозонда. Так была впервые прозондирована вся толща полярной стратосферы, да еще чуть ли не одновременно в нескольких пунктах. Обработка данных показала, что высота стратосферы в разных районах Западной Арктики примерно одинакова — около 10,5 километра, а минимальная температура на ее верхней границе равна 54 градусам ниже нуля.