¿Pueden los científicos realmente ver el aire a través de instrumentos?

No hay necesidad. Los científicos (y, de hecho, cualquier otra persona) pueden ver fácilmente el aire mirando hacia arriba. Debido a que el aire solo es en su mayoría transparente, cuando hay una bolsa lo suficientemente grande (como la atmósfera de la Tierra), aparece semi-opaca, especialmente cuando está iluminada de manera difusa por detrás por una fuente de luz suficientemente grande (como el sol). En otras palabras, cuando miras al cielo y ves un color azulado pálido en lugar de la oscuridad insondable del espacio, ese es el aire que estás viendo. Cuando miras a las naves en el horizonte u otros objetos similares distantes, aparecen descoloridos y teñidos por el mismo azul pálido porque hay mucho aire entre tú y ellos. Si no hubiera aire, el cielo diurno sería tan negro como el cielo nocturno. Más negro, en realidad, porque la luz solar todavía está allí para ahogar las luces de las estrellas más distantes (como se ve en las fotografías tomadas durante el día en la luna, que recibe la misma cantidad de luz solar que la tierra pero no tiene atmósfera).

Es muy similar a la razón por la que el océano tiene un color verde azulado profundo, pero un vaso de agua de mar parece transparente, aunque el agua no es tan transparente como el aire, y por lo tanto no requiere iluminación para hacerse visible.