Человечество интересовалось климатом с незапамятных времен, но только 300 – 400 лет назад были изобретены приборы для измерения состояния атмосферы – термометр и барометр. О температуре воздуха судят по изменениям объема жидкостей – ртути или спирта; барометр измеряет давление воздуха по подъему ртути в лишенной воздуха трубке или по деформации полых металлических сосудов от куда выкачен воздух. Направление ветра издавна определяли с помощью флюгера. Постепенно появлялись метеорологические станции.

Длительные записи погоды велись во многих странах еще в XVI – XVI веках. В России в конце ХVII века в течение 20 лет этим занималась кремлевская стража в конце царствования Алексея Михайловича и при царе Федоре Алексеевиче. Отмечались температура воздуха ("зело морозно" в т.д.), осадки, состояние неба. Записи о погоде регулярно вел в полевых дневниках Петр Великий. Во время экспедиций Беринга в Сибирь и Америку с 1725 по 1748 годы было организовано 9 метеорологических станций. Наблюдения велись по инструкции, которая устанавливала их сроки и способы измерений. Например, при наблюдении за температурой воздуха предлагалось "смотреть накрепко, чтобы в близости оного инструмента термометра никакая чужая теплота, кроме той, которая по воздуху чинится, не была".

В последующие 250 лет совершенствовались приборы, появлялись новые виды измерений, сами намерения проводились не только на суше и на море, но и высоко в атмосфере и в глубинах океана. Была создана сеть специальных метеорологических станций, покрывшая большую часть суши. После гибели "Титаника", который натолкнулся на айсберг, начали следить за погодой в океане. Нередко метеорологи, как когда-то священники, шли сразу за армиями европейских завоевателей. Так, сеть российских метеорологических станций в Средней Азии развернулась уже и 1881 году, сразу после завоевания Памира и Закаспия. А во время Второй мировой войны, когда авиации потребовались прогнозы погоды, метеорологи забрасывались даже на территорию противника. Известны случал, когда немцы организовывали метеорологические станции в Гренландии, на Земле Франца Иосифа, на Новой Земле. В Центре Гидрометеорологических Данных в Обнинске до сих пор хранятся карты погоды военных лет с "белыми пятнами" на территории, находившейся под контролем фашистов. Данные для этих районов восстанавливались приблизительно, на основе расчетов. В СССР эти расчеты велись под руководством будущего академика A. M. Обухова (ученика известного физика А. Н. Колмогорова), основателя Института физики атмосферы.

Основу современной сети неземных метеостанций (во всем мире их около 20 тысяч) до сих пор составляют приборы, укрытые от перегрева солнцем в специальных будках с двойными жалюзи. Эту сеть дополняют переносные самопишущие автоматические станции, установленные в малодоступных местах. Специальная сеть из сотен актинометрических станций измеряет солнечную радиацию. Примерно на 1000 станциях в разных странах запускают в воздух шары-пилоты, на которых подвешены радиозонды. Они сообщают данные о температуре и влажности воздуха с рваных высот в атмосфере. Направление и скорость ветра на высоте устанавливают по тому, куда и как сносит эти шары воздушный поток. Верхние слои атмосферы исследуют с помощью датчиков, помещенных в метеорологические ракеты, которые поднимаются на высоту до 150 км с десятков стартовых площадок по всему земному шару – от острова Хейса в архипелаге Земля Франца Иосифа вблизи Северного полюса до острова Кергелен вблизи Антарктиды.

Эта сложная сеть дает мощный поток информации. На основе полученных данных автоматически строят карты погоды. Эти данные накапливаются на магнитных лентах в Мировых Центрах Денных. Такой центр и России находится в городе Обинске Калужской области, в США – в городе Эшвил в штате Южная Каролина. Они дают довольно полную картину климатов Земли.