Pilottipallo on meteorologien käyttämä työkalu ilmavirtojen tai tuulen liikkeiden tutkimiseen. Se on pitkä, lieriömäinen ilmapallo, joka on täytetty heliumilla, ja se on suunniteltu räjähtämään saavuttaessaan ilmakehän korkeammat tasot. Pilottipallojen käytöllä on vahvat siteet ilmailuun, siviilihankkeisiin ja kansainväliseen vakoiluun. Lepopalloja, joita kutsutaan myös sääpalloiksi, on käytetty vuodesta 1783 lähtien, jolloin kaksi ranskalaista käynnisti tuulen nopeuslentopallon tuuliolosuhteiden tarkistamiseksi ennen ensimmäisen miehitettyä ilmapallolentoa.
Lentäjäpallon havainnointi on käytäntö oppia ilmapalloa lennon aikana. Mittaukset tehdään huolellisesti, jotta löydetään ilmapallon nopeus ja sen kulkusuunta. Ohjauspallon korkeus ja sen atsimuuttikulmat otetaan huomioon havainnoissa tuulen nopeuden ja suunnan määrittämiseksi eri korkeuksilla ilmakehässä.
Vaikka pilottipallorakenteessa ja -suunnittelussa on tapahtunut hyvin vähän muutoksia ensimmäisen ilma -aluksen julkaisun jälkeen, se on osoittautunut erittäin arvokkaaksi välineeksi meteorologian ja muiden maantieteiden tutkimisessa. Lentäjien ilmapallojen avulla ranskalainen meteorologi nimeltä Leon Teisserenc de Bort pystyi havaitsemaan ja todistamaan, että maapallolla on troposfääri, alempi ilmakehän taso, jossa sää esiintyy. 1930 -luvulla uusi tekniikka tuli paikalle radionseurantajärjestelmien muodossa, mikä mahdollisti pilottipallon hyödyllisyyden laajentamisen ja meteorologian tieteen kehittämisen edelleen.
Radioseurannan avulla ilmapalloista tuli enemmän kuin vain tuulenseurantatyökaluja. Sääpalloon voidaan lisätä erilaisia työkaluja, joiden avulla se voi lukea muun muassa lämpötiloja ja kosteutta. Lentäjien ilmapallojen käyttö säähavaintoihin on mahdollistanut meteorologien luoda kolmiulotteisia karttoja ilmakehästä ja erilaisista ilmakehään vaikuttavista säämalleista.
Joissakin tapauksissa lentäjäilmapallo on varustettu myös kameroilla, videolaitteilla tai kaukoputkiyksiköillä kaapatakseen harvinaisia näkymiä, jotka voidaan nähdä vain ilmasta. Tämä on tehnyt ilmapalloista hyödyllisen resurssin vakoilulle ja yksityiskohtaisten topografisten karttojen luomiselle. Tämä käyttö ei kuitenkaan ole ilman haittoja. Lentäjien ilmapallojen ainutlaatuisen koon ja mittojen ansiosta niitä on vuosien varrella uskottu virheellisesti esineiksi, kuten ulkomaisten vihollisten, tuntemattomien lentokoneiden ja ulkomaalaisten avaruusalusten uhkiksi.