khí cầu thám không
Một khí cầu khí tượng bay lên tự do trong khí quyển, từ đó treo một thiết bị vô tuyến thám không (radiosonde). Nó được làm bằng một loại latex đặc biệt, có độ bền cao, và được bơm đầy khí heli. Khi bay lên, nó tăng dần đường kính, do gặp áp suất khí quyển ngày càng thấp hơn, cho đến khi cuối cùng nó nổ, rơi xuống mặt đất. Nó có khả năng bao quát toàn bộ tầng khí quyển thấp (troposphere) và một phần tầng bình lưu (stratosphere). Bên cạnh các đo đạc mà thiết bị vô tuyến thám không thực hiện trong quá trình bay lên, khí cầu thám không cũng cho phép thu thập dữ liệu về gió, cho mục đích này các hệ thống định vị vô tuyến, hệ thống dẫn đường qua vệ tinh, hoặc radar được sử dụng. Có những khí cầu thám không đặc biệt - có kích thước lớn hơn -, có khả năng đạt đến độ cao lớn hơn, như những khí cầu đo ôzôn tầng bình lưu.