De atmosfeer van de aarde is uniek binnen het zonnestelsel en geeft aanleiding tot een breed scala aan weersverschijnselen. Voorspelling van het weer is belangrijk, zowel voor het dagelijks leven van mensen als voor bedrijven. Meteorologen gebruiken een combinatie van computermodellering en experimentele metingen om het weer te voorspellen. Voorbeelden van weersvoorspellingsinstrumenten zijn de thermometer, barometer, regenmeter en anemometer.

Thermometer

Een thermometer is een instrument dat wordt gebruikt om de temperatuur te meten. Het bekendste type thermometer bestaat uit een glazen buis waarin vloeibaar kwik wordt geplaatst. Als de temperatuur stijgt, neemt het kwikvolume toe, waardoor het niveau stijgt. Een verlaging van de temperatuur leidt tot een vermindering van het volume en een afname van het kwikniveau. Met een schaal aan de zijkant van de buis kan de temperatuur worden afgelezen. Een ander type thermometer, de veerthermometer genoemd, vult een glazen buis vol met kwik en een metalen diafragma verbonden met een veer wordt onderaan de buis geplaatst. Naarmate de temperatuur stijgt, stijgt de druk op het diafragma ook wat leidt tot spanning in de veer. De veer draait dan een wijzerplaat om naar de temperatuur te wijzen.

Barometer

Een barometer is een instrument dat wordt gebruikt om de druk te meten die de krachtlucht op een oppervlak plaatst. Er zijn verschillende soorten barometers. De eenvoudigste bestaat uit een buis gevuld met vloeibaar kwik en aan één kant verzegeld. De buis wordt vervolgens omgekeerd en in een schaal met vloeibaar kwik geplaatst. Het gewicht van de lucht die op de kom naar beneden drukt, is in evenwicht met het gewicht van het kwik dat in de buis omlaag drukt. Bij standaard atmosferische omstandigheden leidt dit ertoe dat het kwikniveau in de buis tot een hoogte van ongeveer 76 centimeter (29,9 inch) daalt. Toename van de atmosferische druk zorgt ervoor dat het kwikniveau in de buis in hoogte toeneemt, terwijl een afname van de atmosferische druk ervoor zorgt dat het kwikniveau in de buis omlaag gaat. Een meer geavanceerd instrument voor het meten van druk is de aneroïde barometer. Deze bestaat uit een gesloten capsule, met flexibele zijkanten en gemonteerd in een doos. Een verandering in de druk wijzigt de dikte van de capsule. Een hendel die aan de capsule is bevestigd, vergroot deze wijzigingen en leidt een aanwijzer naar een schaal met een schaal.

Regenmeter

Regenmeters worden gebruikt om de hoeveelheid neerslag binnen een vast bedrag te meten van tijd. Het eenvoudigste type regenmeter bestaat uit een buis met een weegschaal erop, maar deze moet regelmatig geleegd worden en wordt daarom niet meer gebruikt in automatische weerstations. Eén stap omhoog van de eenvoudige buis bestaat uit een buis op digitale weegschalen. De weegschalen zijn verbonden met een computer die neerslag registreert als een functie van de tijd. Dit type regenmeter moet echter ook zijn vaartuig regelmatig laten leeglopen. Een veel elegantere oplossing is de regenmeter voor kiepen-emmers die bestaat uit een trechter die is verbonden met een buis die in een emmer wordt afgevoerd. De emmer wordt gebalanceerd op een draaipunt, zodanig dat deze kantelt wanneer een bepaald volume water wordt opgevangen. Wanneer dit gebeurt, wordt een tweede emmer automatisch in positie geplaatst om meer regen te vangen. Telkens wanneer een emmer stuit, wordt een elektronisch signaal verzonden naar een datalogger waarmee de totale hoeveelheid neerslag kan worden vastgelegd.

Anemometer

Een anemometer wordt gebruikt om de windsnelheid te meten. Het eenvoudigste type anemometer bestaat uit een buisvormige as waarop vier armen met intervallen van 90 graden worden geplaatst. Kommen worden op elk van de vier armen geplaatst en aangezien deze wind vangen, leidt dit tot de draaiing van de armen rond de buisvormige as. Onderaan de as is een permanente magneet gemonteerd en eenmaal per draaiing wordt een Reed-schakelaar geactiveerd, die een elektronisch signaal naar een computer stuurt. De computer berekent de windsnelheid van het aantal beurten per minuut. Een meer geavanceerd apparaat is de sonische anemometer. Dit werkt door de tijd te meten die een geluidsimpuls nodig heeft om te reizen tussen twee sensoren. De tijd die het geluid nodig heeft om te reizen tussen de sensoren hangt af van de afstand tussen de sensoren, de intrinsieke snelheid van het geluid in de lucht en de luchtsnelheid langs de sensoras. Omdat de afstand tussen de sensoren vast is en de snelheid van het geluid in de lucht bekend is, kan de luchtsnelheid langs de sensoras worden bepaald.