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Ballone sind aus der Atmosphärenforschung nicht wegzudenken. Zur Datenermittlung aus der Troposphäre und der Stratosphäre werden neben Flugzeugen auch Ballonsonden eingesetzt. Léon-Phillippe Teisserenc de Bort benutzte 1898 unbemannte Ballone als Sonden und Messplattformen, um die einzelnen Luftschichten zu erforschen, die höher als 10 000 Meter lagen. Das Ergebnis seiner Messreihen ergab ein Konzept, nachdem die Atmosphäre in zwei Schichten unterteilt ist, die Troposphäre und die Stratosphäre. Es dauerte Jahre, bis bemannte Ballone in die Stratosphäre vordrangen. Am 27. Mai 1931 gelangten Auguste Piccard und sein Partner Paul Kipfer als erste Menschen unbeschadet mit einem Ballon in eine Höhe von 15.785 Metern - in die Stratosphäre.