Lors de la planification d'événements en plein air, qu'il s'agisse d'un mariage, d'un projet de jardinage ou de vacances, la plupart des gens se fient aux prévisions des météorologues locaux. Ces prévisions s'appuient sur des données collectées par des instruments scientifiques clés :thermomètres, baromètres et hygromètres.
La température est le principal facteur déterminant des événements météorologiques. Les thermomètres mesurent la température en détectant l'expansion d'un liquide (généralement du mercure ou de l'alcool coloré) ou, dans le cas des thermomètres à ressort, le mouvement d'un élément métallique. La lecture est affichée sous la forme d'une fine ligne qui monte ou descend à l'intérieur du tube de verre. Les météorologues interprètent ces changements de température pour anticiper le développement des tempêtes, des vagues de chaleur et d'autres phénomènes météorologiques. Les thermomètres indiquent en Fahrenheit, Celsius ou Kelvin, cette dernière étant la norme pour la recherche scientifique. Les racines de l'appareil remontent au « thermoscope » de Galilée, un précurseur de la mesure moderne de la température.
Développé par le physicien italien Evangelista Torricelli au XVIIe siècle, le baromètre mesure la pression atmosphérique, un indicateur essentiel des changements météorologiques imminents. Un baromètre à mercure fonctionne en équilibrant le poids du mercure par rapport à la pression atmosphérique externe, provoquant la montée ou la baisse de la colonne de mercure. Les baromètres anéroïdes domestiques, quant à eux, reposent sur l'expansion et la contraction de bandes métalliques dans un boîtier scellé. En suivant ces subtiles variations de pression, les météorologues peuvent prédire l'arrivée de systèmes de haute ou de basse pression, prévoyant ainsi les fronts, les tempêtes et le ciel dégagé.
L'humidité influence la formation des nuages, les précipitations et les niveaux de confort. Les hygromètres mesurent l'humidité atmosphérique à l'aide de divers mécanismes :une bobine métallique qui se dilate lorsqu'elle est mouillée, une ampoule à condensation qui enregistre le point de rosée, un liquide qui change chimiquement ou un psychromètre qui compare les températures des ampoules sèches et humides. Le premier hygromètre, créé par le physicien suisse Horace Benedict de Saussure en 1783, utilisait une bobine de cheveux humains. Les hygromètres modernes fournissent des données d'humidité en temps réel qui, combinées aux relevés de température et de pression, permettent des prévisions météorologiques précises.