物理和化学，加上世界上最强大的计算机，已经被用来研究地球过去和现在的气候，及地球上大气气流或海流的循环，并被用来估计继续增加大气中的二氧化碳和其他温室气体的含量将在未来造成什么后果。同时，比较容易且已经做到的是，气象卫星已经可以预测数日后的气象，因而每年可以避免数十亿美元的农产品损失。
在20世纪初，天文学家只能透过充满了乱流的大气层观测遥远的世界。20世纪末，在绕地轨道上，已经有了功能强大的大型望远镜，它可在伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线及无线电波等波段上窥视天体。
在1901年，古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)第一次用无线电波实现了从欧洲到美洲的跨越大西洋的广播。我们现在用无线电波和4艘在太阳系已知最远行星之外的宇宙飞船通信，能听到在80亿~100亿光年之外的类星体发出的电磁波——也测到了所谓的宇宙背景辐射，这是宇宙大爆炸时留下的遗波。我们的宇宙就是在这个大爆炸中诞生的。
我们已经发射了实验性的宇宙飞船去70余个地外世界勘探，并在3颗星球地表上降落。在20世纪，我们看到了如神话般的成就：把12个人送到月球去，再把他们安全地接回来，并带回超过100千克的岩石样品。宇宙飞船上的机器人已经证实，在金星上，由于大规模的温室效应，它的表面温度高达480摄氏度。40亿年前地球和火星气候类似。有机化合物不断地从天上落在土星的卫星泰坦上，就如《圣经·旧约》中提到的吗哪(manna，一种天降的食物)。彗星1/4的成分可能都是有机化合物。