Para caracterizar bem o ar, não basta conhecer a pressão atmosférica; há outras variáveis meteorológicas igualmente importantes, como a temperatura e o vento. A temperatura quantifica o grau de agitação do ar, maior ou menor em função do calor ou do frio, enquanto o vento fornece informação tanto sobre a velocidade a que se desloca o ar na horizontal (módulo), como sobre o seu lugar de origem (direção).
As primeiras tentativas de medir estas duas variáveis remontam à época clássica. Tanto Filon de Bizâncio, no século III a. C., como depois Hierão de Alexandria, no século I a. C., descreveram nos seus escritos uma espécie de termoscópios que permitiriam evidenciar o aquecimento ou arrefecimento do ar contido numa espécie de balão. No entanto, nenhum deles fez referência à temperatura por não incluírem nos seus instrumentos qualquer escala.
Dessa mesma época (século I a.C.) data a construção da Torre dos Ventos de Atenas (também conhecida como Horologion), um edifício singular, de base octogonal, em que se destacam oito frisos que coram outras tantas paredes. Em cada um deles surge um baixo-relevo com uma divindade eólica, que corresponde à direção do vento que sopra relativamente ao muro em questão.
No Renascimento, em 1450, o arquiteto e matemático italiano Leon Battista Alberti concebeu o primeiro anemómetro mecânico da história. Consistia num disco que se movia pela força do vento. Uma escala graduada marcava diferentes intensidades do vento em função do ângulo de inclinação do disco. Por volta de 1485 Leonardo da Vinci aperfeiçoou o anemómetro de Alberti, tendo substituído o disco por uma peça retangular de madeira que se deslocava sobre um arco, também de madeira, no qual estava inscrita a escala. O primeiro anemómetro clássico de pás foi inventado em princípios do século XVI pelo médico italiano Santorio Santorio, que deu outros contributos para a instrumentação meteorológica.
O desenvolvimento do anemómetro de pás giratórias, usado nos dias de hoje, é bastante posterior. Devemo-lo ao meteorologista irlandês John Thomas Romney Robinson, que o inventou em 1846 e tinha quatro taças semiesféricas em vez das três atuais. A conceção do anemómetro de três pás data de 1926 e foi uma criação do canadiano John Patterson.
Do termoscópio ao termómetro
É habitual considerar Galileu o inventor do termómetro, mas isso não é totalmente exato visto que aquilo que inventou foi o termoscópio, que podemos considerar o instrumento percursor do termómetro. A principal diferença entre os dois aparelhos é que o termómetro tem incorporada uma escala graduada, algo que não acontece como o termoscópio. Este instrumento inventado em 1592 consistia num recipiente de vidro cheio de álcool, ligado por um tubo capilar a uma ampola cheia de ar, de maneira a que as mudanças de temperatura faziam variar o volume ocupado pelo ar fechado na ampola, o que provocava um deslocamento do nível do líquido no tubo.
A partir desse primeiro termoscópio e de alguns aperfeiçoados pelo próprio Galileu, Santorio Santorio inventou em 1612 o primeiro termómetro clínico da história, incorporando uma escala graduada no aparelho.
Mais tarde, em 1623, o mesmo Santorio desenhou um higrómetro baseado no alongamento de uma corda, mas não foi o primeiro a fazê-lo. A medição do conteúdo de humidade do ar já interessara, por volta do ano de 1500, ao polifacetado Leonardo da Vinci. Este concebeu um desses instrumentos aquando do seu regresso a Florença, depois da fase milanesa, onde trabalhou para os Sforza. O higrómetro de Leonardo da Vinci consistia numa balança de dois pratos. Num deles havia uma bola de algodão, que é uma substância higroscópica, capaz de captar água do ambiente, aumentando de peso. No outro prato da balança colocava-se uma bola de cera, um material que se mantém inalterável independentemente do conteúdo da humidade do ar. Se o ambiente fosse húmido, o algodão empapava e a balança desequilibrava-se. Nas palavras do próprio Leonardo, o seu instrumento servia «para saber a qualidade do ar quando vai chover».
