Одними из основных методов исследования в географии являются наблюдение и измерение, благодаря которым собирают первичную географическую информацию об особенностях материков и океанов. Прямые наблюдения и необходимые измерения проводят во время экспедиций, пребывая непосредственно на исследуемом объекте, например на научной станции в Антарктиде. Часто их проводят с научно-исследовательских кораблей или даже с рейсовых судов, с орбит космических станций и геофизических ракет, с искусственных спутников Земли и самолетов-лабораторий (рис. 4).
Космические наблюдения обогатили географическую науку новыми знаниями. Во время наблюдений океана близ Антарктиды с помощью спутника впервые заметили океанские вихри диаметром от 30 до 200 км и определили, что они похожи на циклоны и антициклоны атмосферы. С помощью спутников зафиксировали движения литосферных плит, достигающие приблизительно 10 см в год. Благодаря обследованию дна океана космическими летательными аппаратами обнаружили отличия рельефа океанического дна по сравнению с поверхностью суши и создали соответствующие карты.