Certains instruments seront construits pour la station météorologique que l'on va créer, d'autres permettront de comprendre leur fonctionnement.

Un thermomètre fonctionne sur le principe que les liquides se dilatent quand la température augmente. Il est constitué d'un réservoir contenant un liquide et d'un tube gradué. Lorsque la température croit, le liquide dans le réservoir se dilate et le niveau monte dans le tube, si la température baisse le niveau descend. Comme liquide on utilise en général le mercure ou l'alcool, pour notre expérience nous allons prendre l'eau, cela sera moins précis mais aussi moins dangereux.

• Percer le bouchon pour y passer le tube. Pour que l'ensemble reste étanche, utiliser éventuellement du mastic ou de la pâte à modeler.
• Remplir complètement le flacon avec de l'eau très froide qui aura été colorée avec un peu d'encre.

Le retour de l'eau à la surface de la Terre sous forme de pluie, est une composante très visible du cycle de l'eau. Or, avec la température, la quantité de pluie qui tombe annuellement sur une région détermine en grande partie son type de climat. Cette mesure est donc très importante, nous allons pour cela construire un pluviomètre.

• Couper le haut de la bouteille.
• Coller le scotch verticalement sur la bouteille
• Dessiner une graduation de hauteur sur le scotch. Pour cela, avec le verre mesureur, verser 1 cm d'eau dans la bouteille et marquer le niveau sur le scotch, puis continuer centimètre par centimètre. Entre les marques des centimètres dessiner les millimètres à l'aide de la règle.
• Retourner le haut de la bouteille et le poser à l'envers sur la base, nous avons alors construit un pluviomètre.
• Le placer à l'extérieur, dans un site dégagé, en le bloquant au sol par des pierres ou des briques.
• Mesurer la hauteur d'eau chaque matin, la noter dans un carnet, puis vider l'eau et replacer le pluviomètre.

L'air qui nous entoure, bien qu'il soit invisible, est un gaz comme les autres avec son propre poids. On définit ainsi la pression atmosphérique comme le poids de la colonne d'air au dessus de nous.

La pression diminue par exemple quand en montagne on prend de l'altitude, car la colonne d'air se réduit. Elle décroît aussi lorsque la température augmente parce que l'air se dilate, il est alors moins dense et donc moins lourd.

La pression varie aussi selon le type de temps, dépression ou anticyclone, d'où l'intérêt de sa mesure. Nous allons pour cela construire deux types de baromètre, un à air, l'autre à eau.

• Enfiler le ballon sur le verre en l'étirant bien, le fixer solidement avec l'élastique.
• Découper en forme de pointe un des bouts de la paille.
• Coller l'autre extrémité de la paille au centre du ballon.
• Faire une graduation sur le carton et le faire tenir vertical à l'aide du socle
• Mettre le carton en face de l'extrémité en pointe de la paille..

Lorsque la pression atmosphérique augmente, l'air au dessus du ballon exerce sur lui une force plus grande qui le pousse vers le bas. Le ballon se creuse et l'extrémité pointue de la paille monte. Lorsque la pression atmosphérique diminue la force exercée sur la ballon se réduit, celui-ci se gonfle et l'extrémité pointue de la paille descend. La graduation permet de relever les positions journalières et de visualiser les variations.

Il faut noter que ces mouvements ne dépendent pas uniquement de la pression mais aussi de la température, les mesures sont donc grossières et doivent être plutôt utilisées pour observer les changements de temps.

• Mettre de l'eau dans le récipient.
• Remplir la moitié de la bouteille en eau.
• Obstruer le goulot avec le doigt ou un carton, renverser la bouteille et la poser verticalement dans l'eau du récipient (enlever le doigt !).
• Attacher la bouteille à la brique avec du scotch.
• Coller une bande de scotch sur la bouteille, y dessiner une graduation centrée sur le niveau de l'eau.

Lorsque la pression atmosphérique augmente, l'air au dessus de la surface de l'eau du récipient exerce une force plus grande. Le niveau de l'eau dans le récipient descend et donc celui dans la bouteille monte.

Lorsque la pression atmosphérique diminue la force exercée sur la surface de l'eau est moins importante, le niveau dans le récipient monte alors que celui dans la bouteille descend.

La graduation permet de relever les positions journalières et d'observer les variations de la pression.

Le vent c'est de l'air en mouvement. Il y a les vents des dépressions créés par des différences de pression, les vents locaux liés à la géographie, les vents de gravité (vents catabatiques de l'Antarctique), les brises de mer et de terre, etc.

On mesure sa direction et sa vitesse. Nous allons pour cela construire une girouette et un anémomètre.

• Découper dans le balsa les trois pièces suivantes :

• Enfoncer le poteau dans le sol à l'extérieur (ou utiliser un socle) dans un site à découvert.
• Autour du poteau, sur le sol ou sur un plateau, marquer les points cardinaux à l'aide de la boussole (Nord, Nord-Est, Est, Sud-Est …).

La girouette s'oriente dans la direction du vent, celle d'où il vient. Cette direction sera donnée par rapport au points cardinaux. On dira le vent souffle en provenance du Nord, de l'Est ou du Nord Nord-Est.

• Scotcher une extrémité de la ficelle à la balle de ping-pong, l'autre à l'origine du rapporteur. La ficelle doit être tendue.
• Fixer avec du scotch le rapporteur sur un bord du niveau à bulle.

L'humidité est la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air. L'air chaud peut contenir plus de vapeur d'eau que l'air froid, c'est pourquoi l'été on a parfois la sensation que l'air est humide et difficile à supporter.

On mesure le degré d'humidité à l'aide d'un hygromètre, c'est ce que nous allons construire.

• Découper une bande de papier photographique de 1cm de large et 20 à 30 cm de long selon la taille de la boite.
• Découper une bande de papier à lettre de 5 cm de long et de 1cm de large. Enduire de colle une face. Coller un bout de la bande sur l'aiguille et enrouler le reste du papier autour, s'arrêter pour laisser l'autre extrémité libre.
• A cette extrémité, faire adhérer un bout de la bande de papier photographique. La face brillante doit être vers l'extérieur de l'enroulement, c'est à dire qu'elle doit être placée sur la face enduite de colle du papier à lettre.
• Enrouler la bande de papier photographique autour de l'aiguille comme un ressort de montre.
• Percer le fond et le couvercle de la boite en leur centre.
• Faire des petits trous d'aération dans le fond de la boite.
• Limer les bardes de métal produites par les percements des trous.
• Placer l'aiguille dans le trou du fond de la boite..
• Coller l'extrémité libre du papier photographique sur le bord de la boite.
• Positionner la boite dans une position verticale, en la collant (ou la fixant par un clou) sur un petit socle en bois.

• Fermer la boite en incérant l'autre extrémité de l'aiguille dans le trou du couvercle.
• Dessiner des graduations sur le couvercle.
• Découper dans le carton une flèche, la coller sur la rondelle de liège.
• Fixer la flèche sur l'aiguille par le liège. L'hygromètre est prêt.

Lorsque le degré d'humidité de l'air (qui entre par les trous d'aération) augmente, la couche de gélatine de la face brillante du papier photographique se dilate. La bande alors se déroule et la flèche oblique vers la droite. Lorsque l'humidité diminue le papier s'enroule et la flèche penche vers la gauche. Nous avons là un moyen de d'observer les changements dans l'humidité de l'air.