Помню время, когда метеорологические сводки были, мягко говоря, не достоверными.
Бабушка нередко говорила мне:
– Возьми зонт.
– Но ведь по радио сказали, что дождя не будет!
– Вот именно поэтому и возьми.
И во времена моего отрочества чаще оказывалась права бабушка, теперь метеорологи ошибаются редко.
Всемирный метеорологический день был установлен 23 марта. В этот день в 1950 году была образована Всемирная метеорологическая организации – ВМО. Но отмечать ежегодно Всемирный день метеорологии начали только с 1961 года.
В этот день во многих странах мира проходят всевозможные мероприятия, посвящённые , читаются лекции и многое другое.
Слово метеорология состоит из двух греческих слов – meteora – атмосферные явления от греческого. metéōros - поднятый вверх, небесный и logos – слово, учение.
Толковый словарь Ожегова трактует слово метеорология так:
«Наука о физическом состоянии земной атмосферы и о происходящих в ней процессах».
Когда люди стали наблюдать за ? По логике вещей ещё в глубокой древности. Но поначалу всё неблагоприятное происходящее в природе пугало древних людей, и они связывали стихийные явления с различными богами, например, Зевсом, Юпитером, Перуном, Даждьбогом и другими. Однако всегда находились не только те, кто пугался, но и те, кто наблюдал, анализировал, пытаясь найти закономерности происходящего.
Уже древние цивилизации Китая, Индии, Египта, Греции, Рима пытались систематизировать свои наблюдения, появились первые научные трактаты о климате и приборы для наблюдения за погодой.
Это всё нашло отражение и в литературе тех времён, например вот что мы можем прочитать у Гомера в его Одиссее»:
«По морю так беззащитное судно повсюду носили ветры, то быстро Борею его перебрасывал Нот, то шумящий Эвр, им играя, его предавал произволу Зефира».
Действующие лица этого отрывка: Борей – древнегреческое название северного ветра, Нот – южного, восточный ветер Эвр и западный – Зефир.
Судя по тому, как они сменяют друг друга, учёные пришли к выводу, что циклон двигался над судном с запада на восток, как чаще всего они и смещаются. Восточный ветер после прохождения центра циклона сменяется западным. В общем, Гомер рассказал нам, что бурю в античные времена, в средние широты приносили .
Но учёные на этом не остановились, вникнув в описания Гомером картин природы, они сумели построить карты погоды, которая наблюдалась более 3000 лет назад. Глядя на зафиксированные на них циклоны и антициклоны, можно сделать вывод, что как управляли они воздушной стихией в древности, так управляют и в наши дни.
За погодой наблюдали не только поэты древности и мореплаватели, но и землепашцы, охотники и люди других профессий. Постепенно их наблюдения вылились в целый свод народных примет.
Часть из них, выведенная на основе длительных наблюдений, чаще всего оказывается достоверной. Но немалая часть примет ничем необоснованна.
К сожалению, многие люди верят народным приметам слепо, к тому же интерес к ним подогревают некоторые СМИ.
Но как бывает на практике? Человек прочитал примету, она не сбылась, но он о ней давно уже забыл и, читая в следующий раз то же самое, снова верит, забыв проверить.
Например – «6 марта: Тимофей-весновей – тёплый ветер», «14 марта: Евдокия-плющиха – оттепель» и другие. Но разве они совпадают каждый год?
Правда есть народные приметы, которые допускают, что в разные годы, погода в эти числа может быть разной.
Наиболее верными оказываются приметы, связанные с наблюдение за растениями и животными. Мы вот совсем недавно роптали на так называемую «европейскую зиму», когда во многих областях в декабре не было не снега, не мороза. Но оказывается, ничто не ново под луной…
В начале первого тысячелетия и многих ещё не обжитых земель Старого Света за Атлантикой был довольно тёплым. Наибольшее потепление выпало на 800-900 годы нашей эры, когда известные викинги Эрик Рыжий и Лейв Счастливый отправившись в мореплавание с территории современной Норвегии, достигли берегов острова, который назвали Зелёной Страной – Гренландией. То есть в те времена ледяная Гренландия отличалась мягким тёплом климатом. По словам учёных, тепло сохранялось до 1400-1450 годов. В Англии, судя по письменным документам, в это же время выращивали виноград.
Но уже с 1500 до 1850-1860 годов климат в Европе был довольно холодным и дождливым. Большое накопление снега вызвало рост ледников и их продвижение в долины с тёплым климатом. Учёные назвали XVI – XVIII века малым ледниковым периодом.
С конца XIX века началось потепление климата, самыми тёплыми в Европе были 30 – 40-е годы прошлого века.
Чего, наверное, не скажешь о России.
В дореволюционной России, да и позднее были ярко выражены рождественские и крещенские морозы.
Да и во времена моего детства мы нередко не ходили в школу из-за сильных морозов в декабре, январе.
Интересно, что в античные времена метеорологию связывали с метеоритами – космическими телами, падающими на землю. Произошло это благодаря Аристотелю, жившему в IV в. до н. э., который написал трактат о небесных явлениях – «Метеорологику».
В то время считалось, что все небесные явления, раз они происходят в одной небесной сфере, должны изучаться одной наукой. К метеорологии древний учёный относил дожди, град, предметы, состоящие из воды или льда, кометы, метеоры, радуги и полярные сияния. Звёзды же к метеорологии Аристотель не относил, так как они в те времена считались неподвижными и неизменными.
И хотя, как позднее выяснилось, представления Аристотеля о некоторых природных явлений были не верны, всё-таки его «Метеорологика» была предтечей зарождение науки об атмосфере и природе.
Любая естественная наука состоит из наблюдения, эксперимента и теории. Если не следовать этому триединству, то можно прийти к ошибочным выводам.
Можно сказать, что античная наука двигалась вперёд, но вот в Средневековье наука пришла в упадок. Знания вытеснили церковные догмы, теории астрологов и всевозможных магов.
Но всё-таки и тогда были учёные, которые не опускали рук. Считается, что современная научная метеорология начала своё развитие в XVII веке, когда были заложены основы физики.
Великий учёный Галилей вместе со своими учениками изобрёл в 1610году термометр, что дало возможность для более скрупулёзных наблюдений.
В середине XVII века академия экспериментирования в Тоскане организовало первую хоть и немногочисленную сеть инструментальных наблюдений, проводящихся в нескольких точках Европы. В программу всех морских плаваний было включено обязательное наблюдение за природой.
Примерно в это же время было основано Лондонское королевское общество для организации и поощрения в стране научных исследований. Дж. Джюрин – физик, врач и секретарь общества адресовал учёным разных стран просьбу вести метеорологические наблюдения и присылать их результаты в Лондон. К письменному обращению прилагалась инструкция, что и по каким приборам наблюдать.
В XVII веке Э. Галлей дал первое объяснение муссонов, а Э. Гадлей опубликовал трактат о пассатах.
В России систематическими наблюдениями стали заниматься в середине XVIII века в Петербурге.
Великий русский учёный М. В. Ломоносов считал метеорологию самостоятельной наукой, считая, что её предназначение это «предзнание погоды».
Чуть позже в России возникла своя сеть станций в Сибири.
Великая Северная экспедиция, которую запланировал ещё Пётр I, охватывала наблюдениями пространство от Екатеринбурга до Якутска. Инструкция для наблюдателей была составлена в 1732 году членом Петербургской Академии наук Даниилом Бернулли. В 1849 году появилась Главная физическая обсерватория в Петербурге.
Именно во второй половине XIX века были заложены основы динамической метеорологии.
Большой вклад в науку исследования атмосферных процессов внесли Кориолис и Пуассон во Франции, В. Феррель в США, Г. Гельмгольц в Германии, Г. Мон и К. Гульдберг в Норвегии.
Но особенно бурное развитие метеорологии пришлось на XX век. Появились новые подходы и новые возможности, уже был накоплен большой опыт международного сотрудничества.
К сожалению, рост промышленности оказал неблагоприятное воздействие на атмосферу. И загрязнения атмосферы остаются проблемой № 1 и в XXI веке. Во всём мире возросло проявление стихийных бедствий в виде ураганов, землетрясений, наводнений, что привело к необходимости более тщательного учёта свойств атмосферных процессов. Очень хочется надеяться, что в скором будущем метеорологи смогут предсказывать погоду с большой точностью и на большие сроки.
Сейчас прогнозами погоды в нашей стране занимается Российская Гидрометслужба.
Основная цель её деятельности – снижение угрозы жизни людей и ущерба экономике от погодных условий.
И в заключение хочется вспомнить А. С. Пушкина, который жил в эпоху, когда человек ещё не мог полагаться на прогноз погоды от синоптиков, поэтому дал совет самому наблюдать и ориентироваться на основные закономерности, происходящие в природе:
«Старайся наблюдать различные приметы.И улыбнёмся с облегчением, как всё-таки хорошо, что мы можем услышать прогноз погоды от профессионалов.
Пастух и земледел в младенческие леты,
Взглянув на небеса, на западную тень,
Умеют уж предречь и ветр, и ясный день,
И майские дожди, младых полей отраду,
И мразов ранний хлад, опасный винограду».
(«Приметы» (1821г.) А.С.Пушкин).
Поздравим их с праздником и пожелаем нам всем хорошей погоды.
I. Введение
На всем протяжении истории человечества развитие науки было одним из элементов этой истории. Уже с той далекой и темной для нас эпохи, когда первые зачатки человеческого познания воплотились в древнейших мифах и в обрядах первобытных религий, мы можем проследить, как вместе с общественными формациями, в тесной связи с ними. Развивались и естественные науки. Они зарождались из повседневной практики земледельцев и пастухов, из опыта ремесленников и мореплавателей. Первыми носителями науки были жрецы, предводители племен и знахари. Лишь античная эпоха увидела людей, имена которых прославили именно занятие наукой и обширность их познаний - имена больших ученых.
История развития метеорологии как науки.
II.I. Истоки науки.
Ученые античного мира создали дошедшие до нас первые научные трактаты, подведшие итоги знаниям, накопленным предыдущими веками. Аристотель, Эвклид, Страбон, Плиний, Птоломей оставили нам столь важные и глубокие исследования, что последующая эпоха смогла прибавить к ним довольно мало, вплоть до эпохи Ренессанса, в период которого начался вновь стремительный подъем науки. Такой ступенчатый подъем, то замедляющийся, то ускоряющийся, привел естественные науки постепенно к их современному развитию, к их теперешнему положению в обществе.
Еще на заре своего существования человек пытался разобраться в окружающих явлениях природы, которые часто были ему непонятны и враждебны. Жалкие хижины плохо защищали его от непогоды, посевы его страдали от засухи или от слишком сильных дождей. Жрецы первобытных религий учили его обожествлять стихии, с натиском которых человек был бессилен бороться. Первыми богами всех народов были боги солнца и луны, грома и молнии, ветров и морей.
Озирис у египтян, бог солнца Ойтосур у скифов, Посейдон у греков, громовержец Индра в Индии, подземный кузнец Вулкан у древних римлян являлись олицетворением сил природы, едва лишь познанных человеком. Древние славяне чтили Перуна, творца молнии. Действия и поступки этих богов, как внушали человеку жрецы, зависели только от их капризной воли, и ему было очень трудно защищаться от гнева неблагосклонных божеств.
В эпической и философской литературе древности, донесшей до нашего времени некоторые идеи и понятия давно прошедших веков, нередко встречаются сведения о погоде, о разных атмосферных явлениях и пр., характеризующие их авторов как внимательных наблюдателей. Вот несколько примеров, относящихся к разным странам и культурам.
О круговороте ветров, настигшем Одиссея у земли феакийцев, повествует Гомер в «Одиссее»:
«По морю так беззащитное судно повсюду носили
ветры, то быстро Борею его перебрасывал Нот, то шумящий
Эвр, им играя, его предавал произволу Зефира…»,
т.е. северные и западные ветры следовали за восточными и южными.
О радуге, нижняя часть которой кажется погруженной в море, повествует «Илиада»:
«…ветроногая с вестью помчалась Ирида
на расстоянии, равном меж Имбром крутым и Самосом,
прыгнула в темное море…».
В «Книге пути и добродетели» (около VI в. до н.э.), которую ранее приписывали китайскому философу Лао Цзы, мы читаем: «Крепкий ветер длится в течение всего утра, сильный дождь не продолжается весь день».
Индийская героическая поэма «Махабхарата» в ярких красках описывает вторжение летнего муссона в Индию: «…и когда Кадру так восславила великого владыку, разъезжавшего на светло-желтых конях (Индру, бога грозы и грома), тот покрыл тогда все небо громадами синих облаков. И те облака, сверкающие молниями, непрерывно и сильно грохоча, как бы браня друг друга, стали проливать воду в большом изобилии. И следствии того, что чудесные облака постоянно изливали неизмеримые массы воды и страшно грохотали, небо словно разверзлось. От множества волн, от потоков воды небесный свод, оглашаемый раскатами грома, превратился точно в пляшущий эфир… И земля кругом наполнилась водой».
Немного дальше там повествуется о пыльных бурях индии: «Гаруда (легендарный царь пернатых) …расправил свои крылья и взлетел на небеса. Могучий, он прилетел к нишадам… Собираясь уничтожить тех нишадов, он тогда поднял огромную тучу пыли, которая достигла до небес».
Коран в суре ХХХ утверждает: «…бог посылает ветры, и они гонят тучу: он расширяет ее по небу, сколько хочет, вьет ее в клубы, и ты видишь, как льется дождь из лона ее…».
Первые письменные памятники, дошедшие до нас, относились к временам, когда явления природы трактовались как знаки божественной воли. Жрецы древних религий были иногда первыми учеными далекой древности. Благодаря им религия крепко держала в подчинении первые проблески научной мысли. Она заставляла считать, чо божество - неограниченный властелин не только над человеком, но и над свей окружающей природой.
Мысль о том, что мир управлялся божественным произволом, исключая науку в подлинном смысле слова, так же как и всякую попытку найти и формулировать какие-либо законы природы. Когда греческая античная наука еще только зарождалась, Пифагору (род.570 г. до н.э.) уже пришлось ограничить власть божества, сказав, что «Бог всегда поступает по правилам геометрии».
В области метеорологии первая закономерность, которая была известна, конечно, с незапамятных времен, был годовой цикл погоды. Сказания древних славян не раз упоминали о постоянной борьбе доброго и злого начала, лета и зимы, света и тьмы, Белобога с Чернобогом. Этот мотив нередко встречается и в преданиях других народов. «Работы и дни» Гесиода (VIII в. до н.э.) повествует, как вся жизнь греческого землевладельца связана с движением солнца и светил:
«Лишь на востоке начнут восходить Атлантиды-Плеяды,
Жать поспешай, а начнут заходить - за посев принимайся».
«Месяц очень плохой Ленеон, для скотины тяжелый.
Бойся его и жестоких морозов, которые почву
Твердою кроют корой под дыханием ветра Борея…»
«Вот пятьдесят уже дней наступает после солноворота (летнего),
И наступает конец многотрудному, знойному лету,
Самое здесь-то и время для плавания: ни корабля ты
Не разобьешь, ни людей не поглотит пучина морская…
Море тогда безопасно, а воздух прозрачен и ясен…
Но воротиться обратно старайся как можно скорее,
Не дожидайся вина молодого и ветров осенних
И наступленья зимы и дыханья ужасного Нота.
Яро вздымает он волны…».
Упоминание о годовом цикле погоды сыграло особую роль в создании первых метеорологических записей древности.
Уже со времен астронома Метона (около 433 г. до н.э.) в греческих городах выставлялись в общественных местах календари с записями о явлениях погоды, сделанных в предыдущие годы. Эти календари назывались парапегмами. Некоторые из этих парапегм дошли до нас, например в трудах известного александрийского астронома Клавдия Птоломея (род. Примерно в 150 г. до н.э.), римского землевладельца Колумеллы и других писателей древности. В них мы находим большей частью данные о ветрах, осадках, холодах и о некоторых фенологических явлениях. Так, например, в александрийской парапегме много раз отмечено появление южных и западных ветров (что не согласуется с фактом преобладания там северных ветров в наше время). Сильные ветры (бури) наблюдались в Александрии преимущественно в зимнее время, как и теперь. Записи о дождях (примерно 30 случаев в год) и грозах встречаются во все месяцы, что очевидно, не характерно для Александрии с ее безоблачным, сухим летом. Сравнительно частые указания на туман летом подтверждает еще раз, что в парапегмах были отмечены главным образом выдающиеся, исключительные события. В них нельзя видеть ни систематический дневник погоде, ни климатологическую сводку в современном понятии.
Китайская классическая литература содержит некоторые фонологические сведения, которые дают представление о погоде прошлых веков. Так, в «Книге обычаев» Ли Ки имеется целая глава о сельскохозяйственном календаре, восходящая примерно к III в до н.э. В книге Чоу Кунга, написанной по-видимому, незадолго до нашей эры, указано, что цветение персика происходило тогда 5/III по нашему календарю (ныне, например в Шанхае, в среднем 25/III), прилет домашней ласточки наблюдался 21/ІІІ (ныне в Нинг-По в середине марта), а ее отлет21/ІХ. Помня, что в наше время ласточка в Шанхае остается лишь до августа, мы видим, что эти записи указывают на более теплый климатический период. В китайских летописях мы находим также довольно многочисленные сведения о морозах, снегопадах, наводнениях и засухах. Последние были особенно часты в IV и VI-VII вв. н.э. Средняя дата позднейшего за каждые 10 лет снегопада в эпоху южной династии Сунь (1131 - 1260 гг.) была 1/IV - приблизительно на 16 дней позднее, чем, например, в десятилетие 1905 - 1914 гг. Первые опыты прогноза погоды по местным признакам были начаты весьма давно. В китайской «Книге песен» (Шицзин), относящейся к периоду Чжоу (1122 - 247 гг. до н.э.), приводится примета: «если во время восхода солнца на западе видна радуга, то это значит, что вскоре будет дождь». Довольно много подобных признаков мы находим у греческого естествоиспытателя Теофраста из Эреза (380 - 287 гг. до н.э.), ученика Аристотеля. Теофраст писал, что «…знаки дождя, ветра, бурной и ясной погоды мы описали так, как нам удалось их постичь. Часть их мы наблюдали сами, часть - узнали у других достойных доверия людей». Так, например, надежным признаком дождя, по Теофрасту, является пурпурно-золотистая окраска облаков перед солнечным восходом. Такое же значение имеет темно-красный цвет неба при заходящем солнце, появление полос тумана на горах и т.д. Многие приводимые им приметы основаны на поведении птиц, животных и пр.
В классической стране правильной смены сезонов - Индии - наблюдение за большими и длительными аномалиями погоды уже давно было использовано для предсказания ее. Мы не знаем точно, к каким векам восходят первые попытки предсказать хороший или плохой летний муссон - основу благосостояния или неурожая в Индии, но они, очевидно, были сделаны очень давно.
Многочисленные записи о погоде и климате мы находим в книге «История Армении» Мовсеса Хоренаци (V в. н. э.). Этот историк повествует о легендарном витязе Гайке (олицетворяющем, очевидно, Армению), который «поселился среди морозов». Он «не захотел смягчить холод оцепенелого своего гордого нрава» и, подчинившись вавилонским царям, жить в их теплой стране. В легенде о Семирамиде, покорившей Армению, говорится, что она решила построить на берегах оз. Ван «…город и дворец в этой стране, где такой умеренный климат…и проводить четвертую часть года - летнее время - в Армении».
В описываемых Хоренаци исторических эпизодах упоминается о влажности воздуха и частых туманах Аджарии, о снегопадах, сильных ветрах и метелях Армянского нагорья и пр. В конце книги при перечислении причин упадка страны к ним автор относит неблагоприятный климат - «…ветры, приносящие летом суховей и болезни, облака, мечущие молнии и град, дожди, несвоевременные и беспощадные, погода суровая, порождающая иней…».
Индийский астроном Вараха-Михира (V в. н. э.) в соей книге «Большое собрание» систематизировал признаки, по которым можно было задолго предсказать обилие ожидаемых муссонных дождей, сгруппировав эти признаки по индусским лунным месяцам. Предвестниками хорошего сезона дождей, согласно Вараха-Михира, являлись: в октябре - ноябре (его деление года на месяцы не совпадало с нашим) красная заря утром и вечером, гало, не очень большое количество снега; в декабре - январе сильный ветер, большой холод, тусклые солнце и луна, плотные облака при восходе и заходе солнца; в январе - феврале сильные сухие шквалы, плотные облака с гладкими основаниями, разорванное гало, медно-красное солнце; в феврале - марте облака, сопровождающиеся ветром и снегом; в марте --апреле молния, гром, ветер и дождь.
К сожалению, проверка этих признаков, имеющих столь почтенную давность, еще не сделана. Вараха-Михира указывал, что если все благоприятные признаки, указанные выше наблюдаются, то число дней с дождем (в переводе на наш календарь) в мае будет 8, в июне 6, в июле 16, в августе 24, в сентябре 20, в октябре 3. Индийский метеоролог Сен сообщает, что интенсивный муссон 1917 г. дал, например, гораздо меньшее число дней с дождем - соответственно 5, 6, 12, 13 и 5 дней.
Наибольших успехов, систематичности и ясности наука древности достигла в античной Греции, прежде всего в Афинах. Благодаря своим колониям, распространившимся, начиная с VI в. до н.э., по Средиземному и Черному морям, от Марселя до современных Феодосии и Сухуми, греки смогли познакомиться с культурой западного мира того времени. Они восприняли многое от своих предшественников - египтян и финикийцев, но сумели из сравнительно отрывочных элементов создать уже науку в современном понимании слова. Греки уделили большое внимание собранному прежде материалу, проявили умение глубоко проникать в существо вещей и находить в них самое важное и простое и способность к абстракции. Естественные науки у них были тесно связаны с философией. В то же время великие философы, например Пифагор и Платон, видели в математике (и особенно в геометрии) ключ к истинному общему познанию.
Метеорологические наблюдения древних народов и их наследников греков привели их к изучению и физических закономерностей природы. Тепло и холод, свет и тьма, их регулярная смена и взаимная зависимость были первыми физическими понятиями древности. В течение веков физика не была отделена от метеорологии.
Первая книга об атмосферных явлениях была написана одним из самых крупных ученых античной Греции Аристотелем (384 - 322 гг. до н.э.) под названием «Метеорология». Она составляла, как полагал Аристотель, существенную часть общего учения о природе. Он писал в начале книги, что «…остается рассмотреть еще ту часть, которую предшествовавшие авторы называли метеорологией». Отсюда видно, что эта наука получила свое название еще задолго до Аристотеля и что он, вероятно, использовал многие прежние наблюдения, приведя их в систему.
Первая книга «Метеорология» трактовала о явлениях, происходящих, по мнению автора, в верхних слоях атмосферы (кометах, падающих звездах и пр.), а также о гидрометеорах. Верхние слои, как полагал Аристотель, являлись сухими и горячими, в отличие от влажных нижних слоев.
Вторая книга была посвящена морю, снова ветрам, землетрясениям, молнии и грому. Третья - описывала бури и вихри, а также световые явления в атмосфере. Четвертая книга была посвящена «Теории четырех стихий». Содержание «Метеорологии» показывает, что греки времен Аристотеля бели знакомы со многими важнейшими метеорологическими явлениями. Они были столь наблюдательны, что имели ясное представление даже о северных сияниях. Аристотель знал, что град образуется чаще весной, чем летом, и чаще осенью, чем зимой, что, например, в Аравии и Эфиопии дожди выпадают летом, а не зимой (как в Греции), что «молния кажется опережающей гром, потому что зрение опережает слух», что цвета радуги всегда одни и те же что и во внешней, более слабой радуге, они расположены в обратном порядке, что роса образуется при слабом ветре и т.д.
Великий ученый не чуждался и экспериментального метода. Так, он делал попытку доказать, что воздух имеет вес. Он нашел, что надутый пузырь тяжелее пустого; это, казалось, дало ему требуемое доказательство (принцип Архимеде был ему неизвестен), но факт, что не надутый пузырь тонет в воде, а надутый плавает, снова увлек Аристотеля от истины и привел его к странному, на современный взгляд, понятию об абсолютной легкости воздуха.
ARGESTESK AIKIAS
OLYMPIAS HELESPONTIAS
ZEPHYROS APELIOTES
Рис. 1. Греческая роза ветров.
Аристотель пытался понять процессы, происходящие в атмосфее. Так, например, он писал, что «… жидкость, окружающая землю, испаряется лучами солнца и теплом, которое приходит сверху, и поднимается вверх… Когда тепло, которое ее подняло, ослабевает, …охлаждающийся пар сгущается и снова становится водою».
Он полагал, что вода замерзает в облаках «…потому, что из этой области выпадает три вида тел, образованных охлаждением, - дождь, снег и град». Аналогично он отметил, что град более част летом в жарких местностях, потому что «тепло там отталкивает облака дальше от земли».
Можно сказать без колебания, что первым камнем фундамента науки о погоде была старая идея о тесной связи погоды с направлением ветра. Об этой связи Аристотель писал: «Апарктий, Траский и Аргест (примерно северный, северо-северо-западный и западно-северо-западный ветры, рис.1), рассеивая плотные облака, приносят ясную погоду, по крайней мере когда они не слишком плотны. Их действие иное, если они не столь сильны, сколь холодны, ибо они вызывают сгущение (паров) раньше, чем они рассеют другие облака. Аргест и Эвр (востоко-юго-восточные) - сухие ветры, последний сух лишь вначале и влажен в конце. Мез (северо-северо-восточный) и более всех Апарктий приносят снег, ибо они самые холодные. Апарктий приносит град, так же как Траский и Аргест, Нот (южный), Зефир (западный) и Эвр горячи. Кайкий (востоко-северо-восточный) покрывает небо мощными облаками, при Липсе (западо-юго-западным) облака не так мощны…».
Аристотель пытался дать объяснение этим свойствам ветров; «…бывает больше ветров, приходящих из северных стран, чем ветров, приходящих с полуденных. Гораздо больше дождя и снега приносится от этих последних, ибо они под солнцем и расположены под его путем».
Идея о ветрах как о правителях погоды приняла художественную форму в так называемой «Башне ветров», сооруженной в Афинах Андроником Киррестом во II в. до н.э. На скульптурной фризе восьмиугольной башни изображены соответствующие ветры в виде мифологических фигур с атрибутами, характеризующими приносимую этими ветрами погоду. На башне железный флюгер с жезлом указывал откуда дует ветер.
В эпоху последовавшую за веком Аристотеля, завоевания его воспитанника Александра Македонского открыли для греков целый новый мир на востоке - до границ Индии и берегов Сыр-Дарьи, где была построена Александрия Дальняя. В своих походах греки познакомились с восточными морями (Персидским заливом и Аравийским морем) и с их муссонами, которые впервые описал полководец Александра. Преемники Александра основали в Египте, в Александрии, второй центр эллинистической науки, где была создана своеобразная академия того времени - александрийский «Мусейон» (музей). Здесь зародились современная география и составление географических карт. Глава Мусейона Эратосфен из Кирены (275 - 194 гг. до н.э.) первый определил размеры земного шара, причем настолько правильно, что его измерения были уточнены лишь в конце XVIII в. Здесь же Ктезибий (около 250 г. до н.э.) и Герон Александрийский (около 120 - 100 гг. до н.э.) впервые изучили упругую силу воздуха и использовали ее для многих мелких механизмов - воздушных насосов и пр. Наблюдали они также тепловое расширение воздуха и водяного пара.
В эту эпоху не прекращались и наблюдения за ветрами в различных местах бассейна Средиземного моря. Плиний Старший (23 -79 гг. н.э.) упоминал о двадцати греческих ученых, собравших наблюдение за ветрами.
Описания свойств различных ветров Плиний в известной мере заимствовал у Аристотеля (рис.2). однако он уже ясно представлял себе, что эти свойства зависят от широты. «Есть два ветра, - писал он, - которые изменяют свою природу, попадая и иные страны. В Африке Аустер (южный ветер) приносит теплую погоду. Аквилон - облачную» (в Италии их свойства как раз обратны).
FAVONIUS SUBSOLANIUS
AFRICUS VOLTURNUS
LIBONOTHUS PHOENIX
Рис.2 Римская роза ветров.
Уже в первом или во втором столетии нашей эры наметился огромный упадок античной науки. Причины его были общественного порядка. Рабовладельческий строй, сосредоточивший всю власть над огромной империей в руках небольшой горстки аристократов, шел по пути распада и растущего бессилия. Бесправие рабов, бедность римского пролетариата, нищета угнетенных провинций, упадок торговли и производства вели к упадку ремесел. Стимула для прогресса науки почти не было, и ее развитие, можно сказать прекратилось. Это произошло еще задолго до того, как сама римская империя погибла под ударами нашествий готов и вандалов.
В последовавшие затем века центр цивилизации и культуры переместился далеко на восток, в арабские страны, Индию, Хорезм и Иран. Особенно велики были успехи математики. В Индии они были связаны с именами Вараха-Михира, Ариабхата (V в.н.э.) и Брамагупты (VII в.н.э.). В мусульманском мире прославились ал-Хорезми (IX в.), ал-Бируни (973 - 1048 гг.), Омар Хаям (1048 - 1122 гг.), Туси (1201 - 1274 гг.). Большое внимание уделялось также химиии и астрономии. Арабы в далеких плаваниях проникли на восток до Зондских островов, на север до Балтийского моря и Среднего Поволжья, на юг до Мадагаскара. Везде они собирали географические сведения о климатах и ветрах.
К сожалению, вклад, который сделали страны Востока в первом тысячелетии нашей эры в развитие науки об атмосфере еще очень мало изучен. Мы имеем о нем только весьма отрывочные несистематизированные сведения. Это тем более достойно сожаления, что, несомненно, многочисленные факты из этой области науки уже были известны и ученые Востока делали попытки их объяснить и привести в систему.
Первые исследования в области метеорологии относятся к античному времени (Аристотель). Развитие метеорологии ускорилось с 1-й половины 17 века, когда итальянские учёные Г. Галилей и Э. Торричелли разработали первые метеорологические приборы - барометр и термометр.
В 17-18 вв. были сделаны первые шаги в изучении закономерностей атмосферных процессов. Из работ этого времени следует выделить метеорологические исследования М.В. Ломоносова и Б. Франклина, которые уделяли особое внимание изучению атмосферного электричества. В этот же период были изобретены и усовершенствованы приборы для измерения скорости ветра, количества выпадающих осадков, влажности воздуха и других метеорологических элементов. Это позволило начать систематические наблюдения за состоянием атмосферы при помощи приборов, сначала в отдельных пунктах, а в дальнейшем (с конца 18 века) на сети метеорологических станций. Мировая сеть метеорологических станций, проводящих наземные наблюдения на основной части поверхности материков, сложилась в середине 19 века.
Наблюдения за состоянием атмосферы на различных высотах были начаты в горах, а вскоре после изобретения аэростата (конец 18 века) - в свободной атмосфере. С конца 19 века для наблюдения за метеорологическими элементами на различных высотах широко используются шары-пилоты и шары-зонды с самопишущими приборами. В 1930 советский учёный П. А. Молчанов изобрёл радиозонд - прибор, передающий сведения о состоянии свободной атмосферы по радио. В дальнейшем наблюдения при помощи радиозондов стали основным методом исследования атмосферы на сети аэрологических станций. В середине 20 века сложилась мировая актинометрическая сеть, на станциях которой производятся наблюдения за солнечной радиацией и её преобразованиями на земной поверхности; были разработаны методы наблюдений за содержанием озона в атмосфере, за элементами атмосферного электричества, за химическим составом атмосферного воздуха и др. Параллельно с расширением метеорологических наблюдений развивалась климатология, основанная на статистическом обобщении материалов наблюдений. Большой вклад в построение основ климатологии внёс А.И. Воейков, изучавший ряд атмосферных явлений: общую циркуляцию атмосферы, влагооборот, снежный покров и др.
В 19 в. получили развитие эмпирические исследования атмосферной циркуляции с целью обоснования методов прогнозов погоды. Работы У.Ферреля в США и Г.Гельмгольца в Германии положили начало исследованиям в области динамики атмосферных движений, которые были продолжены в начале 20 века норвежским учёным В. Бьеркнесом и его учениками. Дальнейший прогресс динамической метеорологии ознаменовался созданием первого метода численного гидродинамического прогноза погоды, разработанного советским учёным И. А. Кибелем, и последующим быстрым развитием этого метода.
В середине 20 века большое развитие получили методы динамической метеорологии в изучении общей циркуляции атмосферы. С их помощью американские метеорологи Дж. Смагоринский и С.Манабе построили мировые карты температуры воздуха, осадков и других метеорологических элементов. Значительное внимание в современной метеорологии уделяется изучению процессов в приземном слое атмосферы. В 20-30-х гг. эти исследования были начаты Р. Гейгером (Германия) и другими учёными с целью изучения микроклимата; в дальнейшем они привели к созданию нового раздела метеорологии - физики пограничного слоя воздуха. Большое место замают исследования изменений климата, в особенности изучение всё белее заметного влияния деятельности человека на климат.
Метеорология в России достигла высокого уровня уже в 19 веке. В 1849 в Петербурге была основана Главная физическая (ныне геофизическая) обсерватория - одно из первых в мире научных метеорологических учреждений. Г.И. Вильд, руководивший обсерваторией на протяжении многих лет во 2-й половине 19 века, создал в России образцовую систему метеорологических наблюдений и службу погоды. Он был одним из основателей Международной метеорологической организации (1871) и председателем международной комиссии по проведению 1-го Международного полярного года (1882-83гг.). За годы Советской власти был создан ряд новых научных метеорологических учреждений, к числу которых относятся Гидрометцентр (ранее Центральный институт прогнозов), Центральная аэрологическая обсерватория, Институт физики атмосферы АН СССР и др.
Основоположником советской школы динамической метеорологии был А.А. Фридман. В его исследованиях, а также в более поздних работах Н.Е. Кочина, П.Я. Кочиной, Е.Н. Блиновой, Г.И. Марчука, А.М. Обухова, А.С. Монина, М.И. Юдина и др. были исследованы закономерности атмосферных движений различных масштабов, предложены Епервые модели теории климата, разработана теория атмосферной турбулентности. Закономерностям радиационных процессов в атмосфере были посвящены работы К. Я. Кондратьева.
В работах А. А. Каминского, Е.С. Рубинштейн, Б.П. Алисова, О.А. Дроздова и других советских климатологов был детально изучен климат нашей страны и исследованы атмосферные процессы, определяющие климатические условия. В исследованиях, выполненных в Главной геофизической обсерватории, изучался тепловой баланс земного шара и были подготовлены атласы, содержащие мировые карты составляющих баланса. Работы в области синоптической метеорологии (В.А. Бугаев, С.П. Хромов и др.) способствовали значительному повышению уровня успешности метеорологических прогнозов. В исследованиях советских метеорологов (Г.Т. Селянинов, Ф.Ф. Давитая и др.) дано обоснование оптимального размещения сельскохозяйственных культур на территории СССР.
Метеорологические наблюдения в России начались, по словам первого их историка, К.С. Веселовского
, - около средины XVIII столетия: для Петербурга правильные наблюдения над температурой воздуха имеются с 1743 г., над осадками - с 1741 г., а над вскрытием промерзания Невы - они восходят к 1706 г.Но подобные наиболее ранние наблюдения были немногочисленны и неравномерно распределены по России, будучи приурочены или к крупным центрам как Петербург, Москва, или относятся к нескольким пунктам Финляндии и Сибири наконец, и производились они по неодинаковым методам и очень разнообразными инструментами. Однако М.В. Ломоносов
еще в 1759 г. предлагал свой проект более правильной постановки метеорологических наблюдений, но только в 1804 г. обнародовано было правительственное распоряжение о производстве метеорологических наблюдений при всех учебных заведениях России; однако распоряжение не было приведено в исполнение, а если где наблюдения и начались, то они не были ни обработаны, ни напечатаны.Учреждение в Германии в 1828 г., по инициативе Гумбольдта, союза для производства магнитных наблюдений явилось толчком, которому суждено было поставить дело метеорологических наблюдений на практическую почву. В 1829 г. Гумбольдт посетил Петербург и сумел убедить Академию Наук примкнуть к этому союзу и заняться организацией наблюдений в России. Один из членов Академии, Купфер
, принял на себя осуществление этого дела. Под его надзором и руководством учреждена была в 1830 г. в Петербурге при Академии магнитная лаборатория (помещавшаяся сначала в Петропавловской крепости, а затем переведена в одно из помещений Горного корпуса); затем, по предложению академии, им были учреждены подобные обсерватории в Казани, Николаеве, Ситхе, Лекине, и, наконец, в Екатеринбурге, Барнауле и Нерчинске. В 1833 г. Купфер подал проект учреждения еще нескольких обсерваторий, приспособленных для производства уже не одних только магнитных, но и метеорологических наблюдений; ему удалось добиться осуществления этого проекта и устройства магнитно-метеорологических обсерваторий в Богословске, Златоусте и Лугане, а обсерватории в Екатеринбурге, Барнауле и Нерчинске преобразовать в постоянные учреждения. При Горном корпусе в Петербурге была учреждена обсерватория, которая не только должна была вести наблюдения, но и снабжать все метеорологические учреждения России проверенными инструментами.В 1849 г. был утвержден проект и штаты "Главной Физической Обсерватории"; первым директором ее был назначен сам Купфер. Под его управлением Главная физическая обсерватория прочно поставила дело метеорологических наблюдений в России: число метеорологических станций начало возрастать; ведены были совершенно однообразные методы наблюдений; явились издания, представляющие своды произведенных наблюдений. Первым таким сводом был "Annuaire magnetique et meteorologique", а затем наблюдения стали публиковаться ежегодно в издании: "Свод наблюдений, произведенных и т. д."... С 1865 г. это последнее издание заменили "Летописи Главной Физической Обсерватории". Содержащие огромный материал, доставляемый наблюдениями, в готовом, обработанном виде. Преемниками Купфера по управлению Главной физической обсерваторией и руководству метеорологическими наблюдениями были Кемтц, затем Вильд и Рыкачев. Особенно плодотворной в деле развития метеорологических наблюдений в России была деятельность Вильда.
При нем были заново переработаны инструкции для руководства наблюдателей и для обработки наблюдений, исследованы и введены новые наблюдательные методы (так, им дан новый способ установки термометров для измерения температуры воздуха, устроен флюгер с указателем силы ветра, усовершенствованы барометры и т. п.); заведен периодический осмотр и ревизия метеорологических станций; при нем, наконец, метеорологическая сеть стала все быстрее и быстрее развиваться.
Немалую службу в деле развития метеорологических наблюдений в России сослужила также метеорологическая комиссия при Императорском русском географическом обществе. Выделившись в 1870 г. с целью более детальной разработки различных метеорологических вопросов из состава географического общества в особую комиссию, небольшой кружок лиц, в состав которого вошло большинство петербургских метеорологов, с самого начала существования комиссии деятельно принялся за пропаганду метеорологических наблюдений и за организацию станций в помощь Главной физической обсерватории. Устройство более густых сетей для дождемерных наблюдений и наблюдений над грозами, собирание наблюдений над вскрытием и замерзанием рек - были первыми шагами комиссии. С преобразованием ее в 1883 г. ею же были организованы наблюдения над высотой и плотностью снегового покрова, наблюдения над продолжительностью солнечного сияния, наблюдения фенологические и т. д. Впрочем, метеорологическая комиссия, ограничиваясь только пропагандой и постановкой различных наблюдений, передавала эти наблюдения, как только они оказывались прочно поставленными, в ведение Главной физической обсерватории, которой принадлежало и принадлежит, таким образом, общее руководство метеорологическими работами. Дальнейшей стадией в деле развития метеорологических наблюдений в России было появление местных сетей, задачей которых было более детальное изучение некоторых важных метеорологических явлений, ускользающих от наблюдения больших, сравнительно далеко отстоящих одна от других станций, - явлений, наблюдаемых на небольших сравнительно протяжениях. Первым толчком к развитию этих сетей была организация "сети Юго-Запада России", устроенной профессором Новороссийского университета А.В. Клоссовским, добившимся устройства сети наблюдательных пунктов такой густоты, которая позволила ему с большой подробностью проследить распространение грозовых вихрей, ливней, снежных метелей и заносов и т. п. По примеру сети Юго-Запада России организовались затем сети: приднепровская, юго-западная, центральная, восточная и, наконец, еще более мелкая, обнимающая пространства меньше одной губернии: пермская, бугурусланская и т. д. С 1894 г. Министерство земледелия и государственных имуществ, предприняв организацию сельскохозяйственно-метеорологических наблюдений, учредило при ученом комитете метеорологическое бюро, поставленное под управление метеоролога; задача бюро - устройство сети упомянутых станций и объединение деятельности немногих, уже существующих (Метеорологические наблюдения XIX, 175). Метеорологических станций:
В 1850 г. было 15
" 1885 " " 225 и 441 дождем. пун.
" 1890 " " 432 " 603 " "
" 1895 " " 590 " 934 " "
Отметим, наконец, некоторые пункты в России, обладающие наиболее продолжительными рядами наблюдений. Наблюдения над температурой воздуха имеются:
В Петербурге с 1743 г.
" Або " 1750 "
" Москве " 1770 "
" Варшаве " 1779 "
" Риге " 1795 "
" Верре " 1800 "
" Ревеле " 1807 "
" Киеве " 1812 "
" Казани " 1812 "
" Архангельске " 1813 "
Наблюдения над количеством осадков:
В Петербурге с 1741 г.
" Або " 1749 "
" Улеаборге " 1776 "
" Варшаве " 1803 "
" Ревеле " 1812 "
Наблюдения над вскрытием и замерзанием рек:
В Риге с 1530 г.
" Петербурге " 1706 "
" Иркутске " 1724 "
" Варшаве " 1725 "
" Архангельске " 1734 "
" Великом Устюге " 1749 "
" Барнауле " 1751 "
" Саратове " 1762 "
Исторические сведения о развитии метеорологических наблюдений в России - см. Веселовский, "О климате России" (Санкт-Петербург, 1857); Клоссовский, "Новейшие успехи метеорологии" (Одесса, 1882); Вильд, "О температуре воздуха Российской Империи" (Санкт-Петербург, 1878, II); Воейков
, "Метеорология в России" (Санкт-Петербург, 1874); Гейнц, "Очерки деятельности Главной физической обсерватории" ("Ежемесячный Бюллетень Главной Физической Обсерватории", 1899, № 3).Первые инструментальные метеорологические наблюдения в России начались еще в 1725 году. В 1834 году была издана резолюция императора Николая I об организации сети регулярных метеорологических и магнитных наблюдении в России. К этому времени метеорологические и магнитные наблюдения уже проводились в различных частях России. Но впервые была создана технологическая система, с помощью которой осуществлялось руководство всеми метеорологическими и магнитными наблюдениями страны по единым методикам и программам.
В 1849 году была учреждена Главная физическая обсерватория - основной методический и научный центр Гидрометслужбы России на протяжении многих лет (сегодня - Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова).
В январе 1872 года вышел первый "Ежедневный метеорологический бюллетень" с полученными по телеграфу сообщениями 26 русских и двух зарубежных станций слежения. Готовился бюллетень в Главной физической обсерватории в Петербурге, где последующие годы начали составляться и прогнозы погоды .
Современная метеорологическая служба России считает датой своего основания 21 июня 1921 года, когда В.И.Ленин подписал декрет Совета Народных Комиссаров "Об организации единой метеорологической службы в РСФСР".
1 января 1930 года в Москве в соответствии с Постановлением Правительства о создании единой метеорологической службы страны было образовано Центральное бюро погоды СССР.
В 1936 году оно было реорганизовано в Центральный институт погоды, в 1943 году - в Центральный институт прогнозов, в котором была сконцентрирована оперативная, научно-исследовательская и методическая работа в области гидрометеорологических прогнозов.
В 1964 году в связи с созданием Мирового метеорологического центра Главного управления гидрометеорологической службы часть отделов была переведена из Центрального института прогнозов в этот центр. Однако уже в конце 1965 году Мировой метеорологический центр и Центральный институт прогнозов были объединены в одно учреждение -Гидрометеорологический научно-исследовательский центр СССР с возложением на него функции Мирового и Регионального метеорологических центров в системе Всемирной службы погоды Всемирной метеорологической организации.
В 1992 году Гидрометцентр СССР был переименован в Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации (Гидрометцентр России).
В 1994 году Гидрометцентру России присвоен статус Государственного научного центра Российской Федерации (ГНЦ РФ).
В январе 2007 года по решению Правительства Российской Федерации этот статус был сохранен.
В настоящее время исследовательский Гидрометеорологический Центр Российской Федерации занимает ключевые позиции в развитии основных направлений гидрометеорологической науки. Гидрометеорологический Центр России, наряду с методической и научно-исследовательской работой, ведет большую оперативную работу, а также выполняет функции Мирового метеорологического центра и Регионального специализированного метеорологического центра Всемирной службы погоды в системе Всемирной метеорологической организации (ВМО). Кроме того, Гидрометеорологический Центр России является региональным центром зональных прогнозов погоды в рамках Всемирной системы зональных прогнозов. В региональных масштабах такую же работу проводят региональные гидрометеорологические центры.
Научная и оперативно-производственная деятельность Гидрометцентра России не исчерпывается прогнозом погоды. Гидрометцентр активно работает в области гидрологии вод суши, океанографии и морской метеорологии, агрометеорологии и выпускаем широкий спектр различной специализированной продукции. Прогноз урожайности основных сельскохозяйственных культур, прогнозирование качества воздуха в городах, долгосрочный прогноз уровня Каспийского моря и других внутренних водоемов для управления водными ресурсами, прогноз речного стока и связанных с ним наводнений и паводков и т.д. также являются областями научной и практической деятельности Гидрометцентра России.
Научные исследования Гидрометцентр России проводит в тесной кооперации с зарубежными метеорологическими организациями в рамках Всемирной службы погоды и других программ Всемирной метеорологической организации (Всемирная программа метеорологических исследований, Всемирная программа исследования климата, Международный полярный год и др.). На основе Соглашений по двустороннему научно-техническому сотрудничеству - с метеослужбами Великобритании, Германии, США, Китая, Монголии, Польши, Финляндии, Франции, Югославии, Южной Кореи, Вьетнама, Индии, а также в рамках Межгосударственного совета по гидрометеорологии стран СНГ. 11 сотрудников Гидрометцентра России являются членами различных экспертных групп ВМО.
В ходе реализации постановления Правительства Российской Федерации от 8 февраля 2002 года "О мерах по обеспечению выполнения обязательств Российской Федерации по международному обмену данных гидрометеорологических наблюдений и осуществлению функций Мирового метеорологического центра (ММЦ) в г. Москве" во второй половине 2008 года в ММЦ-Москва был установлен новый суперкомпьютер производства компании SGI с пиковой производительностью порядка 27 терафлопс (триллионов операций в секунду). Суперкомпьютер весит 30 тонн и состоит из 3 тысяч микропроцессоров.
Новое оборудование позволит Росгидрометцентру делать прогнозы на восемь дней (старое оборудование позволяло делать прогнозы на 5 6 дней), а также повысить точность прогнозов погоды на одни сутки с 89 до 95%.
По словам директора Главного вычислительного центра Гидрометцентра России Владимира Анциповича, уникальность данного компьютера в той производительности, которую он дает для построения технологических схем для того, чтобы считать прогноз погоды в определенное технологическое время. Суперкомпьютер позволит рассчитать прогноз погоды на завтра в течение 5 минут.
Материал подготовлен редакцией rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников
