Il barometro è uno strumento che serve a misurare la pressione atmosferica, cioè la forza esercitata dall'aria sui corpi. L'invenzione di questo strumento, che ha svolto un ruolo decisivo nella nascita della meteorologia, non è stata affatto semplice: essa ha richiesto infatti lo sviluppo di una serie di esperimenti e di conoscenze sul comportamento dei liquidi e la possibilità di impiegare tali conoscenze per misurare la pressione atmosferica.
Secondo la teoria aristotelica, la pompa aspirante avrebbe dovuto consentire l'innalzamento dell'acqua fino a qualsiasi altezza. Ma i minatori che lavoravano a sgombrare il fondo delle miniere si resero conto che non era possibile pompare l'acqua oltre i 10 m. Nel 1640 il fisico italiano Gasparo Berti verificò questo limite in maniera sperimentale, mediante l'impiego di un sifone : egli fissò a una parete un tubo di piombo pieno d'acqua, sigillato all'estremità superiore e collegato all'estremità inferiore a una vasca riempita con lo stesso liquido. Aggiungendo altra acqua nel recipiente egli notò che il livello del liquido non superava il livello di 10 m. Si trattava di una prima misurazione, sia pure rudimentale, della pressione atmosferica.
Il suo illustre compatriota Galileo Galilei (1564-1642) si interessò molto a questo problema, senza però giungere ad alcuna conclusione. Egli si chiese comunque se questo limite sarebbe stato inferiore qualora si fosse usato un liquido più denso dell'acqua; e in questa direzione si mossero due suoi discepoli, Vincenzo Viviani (1622-1703) ed Evangelista Torricelli (1608-1647); i due scienziati italiani, infatti, nel 1643 fecero i primi esperimenti con il mercurio; e sfruttando la particolare densità di questo liquido (13,6 volte maggiore di quella dell'acqua), realizzarono una misurazione della pressione atmosferica su scala ridotta, attraverso un celebre esperimento: un tubo di vetro lungo circa 1 m, chiuso a una estremità, veniva interamente riempito di mercurio e successivamente rovesciato, in modo da immergerlo con l'estremità inferiore in una vaschetta aperta, contenente altro mercurio e in contatto con l'aria; a questo punto, il livello del mercurio contenuto nel tubo si abbassava, fino a che la sua pressione non eguagliava quella esercitata dall'aria sul liquido contenuto nella vasca. Nasceva così il barometro atmosferico - il "barometro di Torricelli" - e con esso la prima misurazione della pressione dell'aria: dopo una serie di esperimenti si poté infatti verificare che in media tale pressione raggiunge i 760 mm.
Ben presto ci si accorse del fatto che alle variazioni della pressione atmosferica corrispondevano i movimenti in alto o in basso della colonna di mercurio; e la nascita della meteorologia può essere fatta risalire al 1660, quando lo scienziato inglese Robert Hooke (1653-1702) osservò che l'altezza della colonna di mercurio diminuiva prima dei temporali. Nella sua multiforme attività, lo scienziato inglese si dedicò anche a migliorare il barometro di Torricelli; egli vi aggiunse un ago che, libero di scorrere su un quadrante e connesso a un galleggiante sulla superficie del mercurio tramite un filo, consentiva di realizzare misure più precise.
In seguito sono stati apportati altri miglioramenti al barometro a mercurio. In quelli usati oggi dalle stazioni del servizio meteorologico l'altezza della colonna di mercurio può essere letta in maniera più accurata grazie a particolari dispositivi, quali le "viti micrometriche", poste sul fondo della vaschetta, e un nonio , che può essere fatto scorrere lungo il tubo. Inoltre, gli odierni barometri a mercurio differiscono da quello di Torricelli per la possibilità di correggere le misure di pressione ottenute. Poiché diversi fattori ambientali influiscono sulle caratteristiche fisiche del mercurio, queste misure devono essere riportate a determinate condizioni: alla latitudine di 45°, alla temperatura di 0 °C, all'accelerazione di gravità esistente al livello del mare (dove ammonta a 9,8062 m/s²). Particolarmente importante è la correzione della temperatura, che, elevandosi, può provocare l'aumento delle dimensioni del mercurio (dilatazione termica).
Un altro tipo di barometro, più maneggevole di quello a mercurio ma anche meno preciso, è quello "metallico". Mentre il primo si basa, come si è visto, sull'equilibrio tra la pressione dell'aria e quella di un liquido (il mercurio), il secondo si basa invece sulle deformazioni che la pressione atmosferica provoca su una scatola metallica dalle pareti sottili, vuota ed ermeticamente chiusa. Grazie a un opportuno sistema di leve, queste deformazioni muovono una lancetta che, collocata su un quadrante, fornisce una misura della pressione.
I barometri metallici sono di due tipi: in quello "aneroide" (inventato nel 1884 dal francese Lucien Vidie), la pressione viene misurata attraverso un tubo di ottone perfettamente vuoto, la cui sezione varia con il variare del peso dell'aria; in quello "olosterico", la pressione atmosferica agisce su una molla molto sensibile, posta all'interno di una scatola di metallo e collegata a un ago scorrevole lungo una graduazione. La taratura dei barometri metallici viene effettuata usando per il confronto un barometro a mercurio. Sia gli uni sia gli altri possono essere trasformati in barografi, cioè in strumenti che consentono di registrare in vario modo la pressione atmosferica.
