Погода и ее предвидение - [2]

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.

Как возникла современная служба погоды и что она собой представляет

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].

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].

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.

В отдельных случаях для продолжительных исследований свойств воздушных масс наблюдатели с приборами поднимаются на свободных аэростатах. Такую же работу выполняют поднимающиеся на большие высоты автоматические стратостаты (без наблюдателей), снабженные самопишущими приборами.

С развитием авиации стали широко применяться подъемы метеорологических приборов на самолетах. В последнее время метеорологические службы всех стран ведут большие работы по созданию дистанционных метеорологических приборов, передающих свои показания по проводам или по радио. В пустынных и горных местностях применяются автоматически действующие радиометеорологические станции, ведущие наблюдения без людей и передающие результаты по радио (рис. 2).

Рис. 2. Автоматическая метеорологическая станция.

Для подъема приборов на очень большие высоты применяют ракеты.

Новое средство для изучения атмосферы и ее процессов дала в руки метеорологов радиолокация^[3]. При помощи радиолокационных установок можно обнаруживать на значительных расстояниях ливневые осадки и грозы. Наконец, большое значение в практике исследований атмосферы имеют и так называемые косвенные методы исследований — наблюдения метеоров, изучение спектра ночного и сумеречного неба, спектра полярных сияний, распространения в атмосфере световых волн, звуковых волн и радиоволн.

На первых порах результаты метеорологических наблюдений использовались в основном только для изучения климата отдельных районов. Для этого на отдельных метеостанциях вычисляли средние величины отдельных метеорологических элементов за месяц и за год, что и давало возможность судить о среднем, обычном состоянии погоды в том или ином районе, т. е. о том, что мы называем климатом.

Такое изучение климата, основывающееся на накоплении результатов наблюдений за длительные сроки, продолжается и до сих пор.

В то же время, обрабатывая результаты наблюдений, метеорологи стали наносить их на географические карты, что давало наглядное представление о погоде на большой территории.