Михаил Беляков: Погода и ее предвидение

Процессы, совершающиеся в атмосфере, связаны между собой на очень больших расстояниях. Советский ученый В. Ю. Визе обнаружил, например, весьма интересную связь между такими, казалось бы, совсем разными по характеру явлениями, как уровень больших озер в Центральной Африке и количество льдов в арктических морях. Оказалось, что повышенная ледовитость морей Арктики совпадает с пониженным уровнем африканских озер, и наоборот. Исследования показали, что это явление зависит от интенсивности общего воздухообмена на земном шаре. Чем больше скорость перемещения масс воздуха над поверхностью земного шара, тем меньше становится льдов в арктических морях; с уменьшением интенсивности перемещения воздушных масс ледовитость морей Арктики увеличивается. В то же время усиление циркуляции атмосферы в экваториальной зоне вызывает увеличение количества выпадающих здесь дождей, что и приводит к повышению уровня озер в Центральной Африке.

Понятно, что различные формы взаимной связи процессов в атмосфере люди обнаруживали постепенно. Наблюдения за погодой велись на первых порах без приборов и давали только ее качественную характеристику.

С середины XVII века такие наблюдения стали постепенно заменяться наблюдениями по приборам. Исследования в области физики и математики таких ученых, как Галилей, Ньютон, Паскаль, Ломоносов, позволили выяснить физическую сущность процессов, обусловливающих погоду, и привели к развитию специальной науки, занимающейся исследованием атмосферы — метеорологии.

Все это постепенно и привело к развитию научных методов предвидения погоды.

Исследования атмосферы показали, что изменения погоды тесно связаны с такими ее элементами (свойствами), как давление воздуха, его температура и влажность, ветер, облачность, осадки и т. д. Определяя количественные значения всех этих элементов, можно организовать научное наблюдение за погодой в большом количестве пунктов на поверхности Земли [1] Подробнее о метеорологических элементах см. в брошюре «Научно-популярной библиотеки» Гостехиздата: М. В. Беляков , Атмосфера. .

Вначале дело ограничивалось наблюдениями температуры воздуха, затем стали наблюдать за давлением, влажностью, ветром, облачностью и т. д., и не только непосредственно у земной поверхности, но и на разных высотах. Были созданы постоянно действующие пункты — метеорологические станции, оснащенные нужными приборами и располагающие специально подготовленными наблюдателями. Такие станции создавались как на равнине, так и в горах (рис. 1).

Рис. 1. Высокогорная метеорологическая станция.

Температура воздуха измеряется с помощью термометров, с точностью до 0,1 градуса, в специальных, хорошо продуваемых деревянных будках, а также непосредственно на поверхности земли. При этом записывают также наименьшую и наибольшую температуру в промежутках между наблюдениями.

Давление воздуха определяется по ртутному барометру. Для определения влажности воздуха применяются гигрометры, в которых используется свойство обезжиренных волос удлиняться при увеличении влажности воздуха. Для этой же цели применяются психрометры, состоящие из двух термометров: ртутный шарик одного из них покрыт полоской тонкой материи, конец которой опущен в стаканчик с водой. Показания «смоченного» термометра зависят от влажности полоски материи, а показания сухого — соответствуют температуре окружающего воздуха. По разности их показаний, которая тем больше, чем меньше влажность воздуха, по специальным таблицам определяется относительная влажность воздуха в процентах.

Скорость и направление ветра определяются флюгером.

Для непрерывной записи изменений давления, температуры и влажности воздуха применяются самопишущие приборы — барограф, термограф и гигрограф [2] Об устройстве этих приборов рассказано в брошюре В. К. Щукина , Штурм неба, «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата. .

Скорость и направление ветра на разных высотах метеорологи определяют путем наблюдений за полетом легких резиновых шаров, наполненных водородом — так называемых шаров-пилотов. На таких шарах на высоту поднимают также специальные приборы — радиозонды, которые автоматически передают по радио на землю данные о температуре, давлении и влажности воздуха.