Jordens atmosfär är unik inom solsystemet och ger upphov till ett varierat utbud av väderfenomen. Prognoser för väder är viktigt, både för människors vardag och för företag. Meteorologer använder en kombination av datormodellering och experimentella mätningar för att förutsäga vädret. Exempel på väderprognosinstrument är termometer, barometer, regnmätare och vindmätare.
Termometer
En termometer är ett instrument som används för att mäta temperaturen. Den mest kända typen av termometer består av ett glasrör i vilket flytande kvicksilver placeras. När temperaturen ökar ökar volymen kvicksilver vilket leder till att nivån stiger. En temperaturminskning leder till en minskning av volymen och en minskning av kvicksilvernivån. En skala på sidan av röret gör att temperaturen kan avläsas. En annan typ av termometer, kallad fjädertermometer, fyller helt ett glasrör med kvicksilver och ett metallmembran anslutet till en fjäder placeras längst ner på röret. När temperaturen stiger ökar också trycket på membranet vilket leder till spänning på våren. Fjädern vrider sedan en ratt för att peka på temperaturen.
Barometer
En barometer är ett instrument som används för att mäta tryck som är den kraft som luften placerar på en yta. Det finns flera olika typer av barometer. Det enklaste består av ett rör fyllt med flytande kvicksilver och förseglat i ena änden. Röret inverteras sedan och placeras i en skål med flytande kvicksilver. Vikten av luft som trycker ner på skålen balanseras med vikten av kvicksilver som trycker ner i röret. Vid vanliga atmosfäriska förhållanden leder detta till att kvicksilvernivån i röret faller till en höjd av cirka 76 centimeter (29,9 tum). Ökningar av atmosfärstrycket gör att kvicksilvernivån i röret ökar i höjd, medan en minskning av atmosfärstrycket gör att kvicksilvernivån i röret sjunker. Ett mer sofistikerat instrument för att mäta tryck är aneroidbarometern. Denna består av en förseglad kapsel, med flexibla sidor och monterad i en låda. En tryckförändring ändrar kapselns tjocklek. En spak fäst vid kapseln förstorar dessa förändringar, vilket leder till att en pekare rör sig på en skalad ratt.
Regnmätare
Regnmätare används för att mäta mängden nederbörd som sker inom en fast tid. Den enklaste typen av regnmätare består av ett rör med en skala på det, men dessa måste tömmas regelbundet och används därför inte längre i automatiserade väderstationer. Ett steg upp från det enkla röret består av ett rör på digitala vågar. Vågarna är anslutna till en dator som planerar nederbörd som en funktion av tiden. Men denna typ av regnmätare måste dessutom tömma sitt fartyg regelbundet. En mycket mer elegant lösning är tippskopens regnmätare som består av en tratt ansluten till ett rör som dräneras till en skopa. Skopan är balanserad på en sväng, så att den välter när en viss volym vatten fångas upp. När detta inträffar rör sig en andra skopa automatiskt på plats för att få mer regn. Varje gång en hink tippar skickas en elektronisk signal till en datalogger som gör det möjligt att registrera den totala mängden nederbörd.
Vindmätare
En vindmätare används för att mäta vindhastigheten. Den enklaste typen av vindmätare består av en röraxel på vilken fyra armar är placerade med 90 graders intervall. Koppar placeras på var och en av de fyra armarna och eftersom dessa fångar vind leder det till armarnas rotation runt den rörformiga axeln. En permanentmagnet är monterad längst ner på axeln, och en gång per rotation aktiverar den en Reed-omkopplare, som skickar en elektronisk signal till en dator. Datorn beräknar vindhastigheten från antalet varv per minut. En mer sofistikerad enhet är den soniska anemometern. Detta fungerar genom att mäta den tid det tar för en ljudpuls att resa mellan två sensorer. Tiden det tar för ljudet att färdas mellan sensorerna beror på avståndet mellan sensorerna, ljudets inneboende hastighet i luft och på lufthastigheten längs sensoraxeln. Eftersom avståndet mellan sensorerna är fast och ljudets hastighet i luften är känd kan lufthastigheten längs sensoraxeln bestämmas.