Ένα πιλοτικό μπαλόνι είναι ένα εργαλείο που χρησιμοποιούν οι μετεωρολόγοι για να μελετήσουν τις κινήσεις των ρευμάτων αέρα ή του ανέμου. Είναι ένα μακρύ, κυλινδρικό μπαλόνι που είναι γεμάτο με ήλιο και είναι σχεδιασμένο να σκάει μόλις φτάσει στα υψηλότερα επίπεδα της ατμόσφαιρας. Η χρήση πιλοτικών μπαλονιών έχει ισχυρούς δεσμούς με την αεροπορία, τα πολιτικά έργα και τη διεθνή κατασκοπεία. Ονομάζονται επίσης καιρικά μπαλόνια, τα αερόστατα πιλότων χρησιμοποιούνται από το 1783, όταν δύο Γάλλοι εκτόξευσαν ένα πιλοτικό αερόστατο με ταχύτητα ανέμου για να ελέγξουν τις συνθήκες του ανέμου πριν από την εκτόξευση της πρώτης επανδρωμένης πτήσης με αερόστατο.
Η παρατήρηση μπαλονιού πιλότου είναι η πρακτική της μελέτης του μπαλονιού πιλότου κατά την πτήση. Γίνονται προσεκτικές μετρήσεις για να βρεθεί η ταχύτητα του μπαλονιού πιλότου και η κατεύθυνση στην οποία κινείται. Το υψόμετρο του πιλοτικού μπαλονιού και οι γωνίες του αζιμουθίου του λαμβάνονται υπόψη στις παρατηρήσεις για τον προσδιορισμό της ταχύτητας και της κατεύθυνσης του ανέμου σε διαφορετικά ύψη στην ατμόσφαιρα.
Αν και πολλά έχουν αλλάξει σχετικά με την κατασκευή και το σχεδιασμό του πιλοτικού μπαλονιού από τότε που εκτοξεύτηκε το πρώτο, έχει αποδειχθεί πολύτιμο εργαλείο στη μελέτη της μετεωρολογίας και άλλων επιστημών της γης. Με τη χρήση πιλοτικών μπαλονιών, ένας Γάλλος μετεωρολόγος ονόματι Leon Teisserenc de Bort μπόρεσε να ανακαλύψει και να αποδείξει ότι η γη έχει μια τροπόσφαιρα, ένα χαμηλότερο επίπεδο της ατμόσφαιρας όπου εμφανίζεται ο καιρός. Στη δεκαετία του 1930, η νέα τεχνολογία εισήλθε στο προσκήνιο με τη μορφή συστημάτων ραδιοφωνικής παρακολούθησης που κατέστησαν δυνατή την επέκταση της χρησιμότητας του πιλοτικού μπαλονιού και την περαιτέρω ανάπτυξη της επιστήμης της μετεωρολογίας.
Με την παρακολούθηση μέσω ραδιοφώνου, τα πιλοτικά μπαλόνια έγιναν περισσότερα από απλά εργαλεία παρακολούθησης ανέμου. Μια ποικιλία εργαλείων θα μπορούσαν να προστεθούν στο μετεωρολογικό μπαλόνι που του επέτρεπαν να διαβάζει μεταξύ άλλων τις θερμοκρασίες και την υγρασία. Η χρήση πιλοτικών μπαλονιών για την παρατήρηση του καιρού έδωσε τη δυνατότητα στους μετεωρολόγους να δημιουργήσουν τρισδιάστατους χάρτες της ατμόσφαιρας και των διαφόρων καιρικών μοτίβων που επηρεάζουν την ατμόσφαιρα.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα πιλοτικό μπαλόνι είναι επίσης εξοπλισμένο με κάμερες, εξοπλισμό βίντεο ή τηλεσκοπικές μονάδες για να καταγράψει αυτές τις σπάνιες όψεις που μπορούσαν να φανούν μόνο από τον αέρα. Αυτό έχει καταστήσει τα πιλοτικά μπαλόνια χρήσιμη πηγή για την κατασκοπεία και τη δημιουργία λεπτομερών τοπογραφικών χαρτών. Ωστόσο, αυτή η χρήση δεν είναι χωρίς μειονεκτήματα. Με το μοναδικό μέγεθος και τις διαστάσεις των πιλοτικών μπαλονιών, με τα χρόνια, εσφαλμένα θεωρήθηκε ότι είναι αντικείμενα όπως απειλές από ξένους εχθρούς, αγνώστων στοιχείων αεροσκάφη και διαστημόπλοια εξωγήινων.