big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Основные этапы развития науки об атмосфере и климате

Изучением атмосферы, ее строения и происходящих в вей физических процессов занимается метеорология. Зачатки современной научной метеорологии относятся к XVII в., но в самостоятельную науку она оформилась позже — лишь в середине XVIII в.

Еще задолго до возникновения научной метеорологии люди проявляли постоянный интерес к явлениям в атмосфере, так как многие метеорологические процессы (молния, осадки, ветер и др.) оказывали существенное влияние на хозяйственную деятельность человека, В IV в. до н. э. великий греческий ученый Аристотель провел некоторые наблюдения за атмосферой и атмосферными явлениями, а также обобщил накопившиеся до него сведения по этим вопросам. На основании своих наблюдений и обобщения наблюдений других ученых он написал три книги под общим названием «Метеорология». В этих книгах Аристотель изложил свои взгляды об атмосфере и объяснил многие процессы, происходящие в атмосфере, в том числе явление комет, метеоров, осадков, росы, ветров, молний, грома и некоторых других. Но эти объяснения носили характер в большинстве случаев лишь умозрительных, философских рассуждений.

В средние века античная наука была забыта. В Европе безраздельно господствовала схоластика, основанная на священном писании и существовавшая под строгим надзором церкви.

В период великих географических открытий в конце XV и начале XVI вв. много было собрано сведений о климате разных стран. Многочисленными путешественниками и учеными в то время были сделаны описания климатических условий посещенных ими территорий.

В XVII в., в связи с расширением торговли и развитием дальних морских плаваний, а также с ростом влияния буржуазии, в европейских странах происходит бурное развитие естественных наук.

Быстрому развитию в XVII в. научной метеорологии способствовало изобретение в тот период ряда новых и усовершенствование некоторых ранее применявшихся метеорологических приборов. С XVI в. для наблюдений начали применять термометр (изобретен Галилеем в 1597 г.), барометр (изобретен Торичелли в 1643 г.), гигрометр, дождемер, флюгер и анемометр. Метеорологические наблюдения в то время проводились еще в очень немногих пунктах и носили обычно случайный характер. Тем не менее применение при изучении атмосферы даже несовершенных метеорологических приборов и систематизация полученных результатов от наблюдений за атмосферой позволили ученым в XVII—ХЧП вв. открыть ряд важных метеорологических законов.  Так,  было  усыновлено,  что с увеличением высоты давление атмосферы уменьшается, определена была величина барометрической ступени, выдвинута теория пассатов и муссонов, установлено влияние вращения Земли на движение воздуха, открыт закон ослабления солнечной радиации в атмосфере и др.

Наряду с этими открытиями в период XVIIXVIII вв. шло постепенное накопление фактического материала по инструментальным наблюдениям за атмосферой и атмосферными процессами, что явилось важным обстоятельством в деле дальнейшего развития метеорологической науки.

В России люди издавна интересовались наблюдением за погодой в связи с земледелием, торговыми и хозяйственными делами. Наиболее важные метеорологические явления (сильные бури, обильные дожди, засухи, необычайные заморозки и др.) заносились в летописи, отмечались в письмах отважных землепроходцев и в сообщениях воевод. Много было записей о погоде в летописях Киевского, Псковского, Новгородского, Московского и других русских княжеств.

Начиная со второй четверти XVIII в., в России стали проводиться на довольно значительной территории систематические наблюдения за состоянием атмосферы. Начало этим наблюдениям было положено Петром I в 1722 г., когда он издал приказ, обязывающий «иметь справедливую записку журналу, погоде и ветрам». С организацией в 1724 г. Петербургской Академии наук регулярные наблюдения за погодой стали проводиться некоторыми академиками. Петр I предложил академикам «производить повсюду метеорологические наблюдения, а в наиболее важных местах поручать их продолжение надежным лицам».

Во время Великой Северной экспедиции (1733—1743 гг.) в России было организовано участниками этой экспедиции ряд станций для наблюдения за погодой (в Казани, Свердловске, Тобольске, Енисейске, Томске, Туруханске, Иркутске, Якутске, Селенгинске, Нерчинске и на Аргунских серебряных копях).

Особо важную роль в деле развития научной метеорологии в XVIII в. сыграл выдающийся русский ученый М. В. Ломоносов. Михаил Васильевич высказал глубокие суждения о роли морей и океанов в формировании климата той дли иной страны. Он считал необходимым изучать верхние слои атмосферы для объяснения физического состояния атмосферы у земной поверхности. Им была создана первая теория электрических явлений в атмосфере, он исследовал и дал объяснения полярному сиянию и молниям.

М. В. Ломоносовым были изобретены и построены анемометр, морской воздушный барометр, устойчивый в отношении толчков и качки судна, и гелиюптер — машина для поднятия в верхние слои атмосферы саморегистрирующих метеорологических приборов.

В XIX в. во многих странах продолжается дальнейшее развитие метеорологической туки. В первой половине этого века происходит открытие явления поляризации небесного света, создается первая классификация облаков, разрабатывается схема циркуляции атмосферы во внетропических широтах. Для наблюдения за атмосферой было создано в то время несколько новых метеорологических приборов, в частности прибор для определения важности воздуха — психрометр Августа (1825 г.), термометр-пращ (183 г.), чашечный анемометр (1846 г.), анероид (1847 г.) и некоторые друге.

Для улучшения научно-методического руководства работой наблюдательных станций в середине XIX в. были созданы в отдельных государствах метеорологические научно-исследовательские институты и  учреждения. Первым в мире таким научным учреждением явилась Главная физическая обсерватория, созданная в России (в Петербурге) в 1849 г., существующая и до настоящего времени. В дальнейшем были организованы филиалы Главной обсерватории: в Тбилиси (1850 г.), в Свердловске (1874 г.), Иркутске (1874 г.) и во Владивостоке (1912 г.).

Важным этапом в развитии метеорологической науки в XIX в. было введение в 50-х годах синоптического метода изучения атмосферы и атмосферных процессов. Возникновение синоптического метода было связано с успешной работой наблюдательных станций и с изобретением электрического телеграфа, который дал возможность метеостанциям передавать в центральные метеорологические учреждения результаты своих наблюдений за погодой сразу же после их получения.

Основой синоптического метода явилось составление ежедневных обзорных, так называемых синоптических карт, на которых условными знаками и цифрами отмечается на определенное время, суток состояние важнейших элементов погоды (температура воздуха, атмосферное давление, направление и сила ветра, облачность, осадки и др.).

В России в 1872 г. при Главной физической обсерватории был создан отдел синоптической службы погоды. Благодаря работам русских метеорологов М. А. Рыкачева, П. И. Броунова, Б. И. Срезневского и Л. В. Клосовского по разработке вопросов синоптической метеорологии в 70-х годах XIX в. Россия вышла на одно из первых мест в мире.

К середине XIX в. накопилось большое количество   материалов   об атмосфере и атмосферных процессах за длительный период наблюдений. На  основе   обработки и обобщения   этого  материала появились первые научные работы по климату как отдельных стран, так и всего земного шара. Первыми такими работами были труды русских ученых М. Ф. Спасского «О   климате  Москвы»   (1847 г.) и К. С. Веселовского «О климате России» (1857 г.). В 80—90-х годах XIX в. разрабатываются классификации климатов земного шара, пишутся крупные климатологические труды и составляются руководства по климатологии. Среди этих работ важное значение для развития климатологии как науки имеет классический труд русского климатолога А. И. Воейкова «Климаты земного шара, в особенности  России» (1884 г.). В этом классическом исследовании А. И. Воейков дал подробную характеристику различным типам климатов земного шара и на основании глубокого анализа указал роль основных факторов в формировании того или иного климата. Многие оригинальные мысли и выводы А. И. Воейкова вошли в современную   науку  об атмосфере   и климате.

Александр Иванович Воейков был выдающимся русским ученым географом и климатологом конца XIX и начала XX в. Он сыграл исключительно важную роль в развитии метеорологии и в создании климатологии. Им написано и опубликовано свыше 1700 работ: монографий, статей, рефератов, рецензий и заметок.

А. И. Воейков все метеорологические явления рассматривал в их развитии и тесном взаимодействии с другими процессами в природе. Он впервые определил роль муссонов во внетропических странах. Им установлено наличие в зимнее время полосы высокого давления атмосферы, простирающейся от Сибирского антициклона до Западной Европы через юг Европейской части Союза ССР, и определена роль ее в распределении ветров на Восточно-Европейской равнине. Он занимался изучением вопросов о климате в прошлые геологические эпохи Земли и своими работами положил начало новой науке — палеоклиматологии. Много работал он над изучением современного и древнего оледенения и вечной мерзлоты. А. И. Воейков раскрыл важную роль снежного покрова в формировании климата, почв, водного режима рек; его называют «отцом учения о снеге». Он указывал на необходимость изучения явлений, происходящих в атмосфере в высоких широтах, для объяснения условий погоды в средней полосе России.

Много внимания А. И. Воейков уделял метеорологическим исследованиям, связанным с запросами земледелия. Он опроверг распространенное в то время среди некоторых ученых мнение о прогрессирующем высыхании Средней Азии и указал на большие перспективы развития там сельского хозяйства.

В 1870 г. по инициативе А. И. Воейкова при Русском географическом обществе была создана постоянная метеорологическая комиссия, в которой он был сначала секретарем, а затем бессменным председателем до конца своей жизни. Он сумел объединить вокруг этой комиссии многих ученых и любителей метеорологии, создав обширную сеть добровольных корреспондентов-наблюдателей, которые вели наблюдения в самых разнообразных районах страны и сообщали в комиссию свои результаты. Полученные и обработанные метеорологические материалы печатались в изданиях Географического общества. С 1891 г. метеорологическая комиссия издавала ежемесячный научно-популярный журнал «Метеорологический вестник», редактором которого был А. И. Воейков. Активное участие в работе журнала принимали многие крупные русские ученые: П. И. Броунов, М. А. Рыкачев, А. В. Клосовский, Б. И. Срезневский, Н. Н. Калитин, В. Н. Оболенский, Ю. М. Шокальский и другие. Этот журнал сыграл большую роль в развитии метеорологии и климатологии в России.

К концу XIX в. налаживаются регулярные исследования высоких слоев атмосферы при помощи поднятия на большие высоты самопишущих метеорологических приборов на воздушных змеях, привязанных аэростатах и шарах-зондах. Для непосредственного наблюдения верхних слоев атмосферы стали применять полеты исследователей на свободных аэростатах.

В результате изучения высоких слоев атмосферы к концу XIX в. была установлена неоднородность физических свойств атмосферы на различных высотах. Вся воздушная оболочка Земли была тогда разделена на два слоя: нижний — тропосферу и верхний — стратосферу. В этот период возникает новый раздел метеорологии — аэрология — учение о верхних слоях атмосферы и процессах, в них происходящих.

Кроме климатологии, синоптической метеорологии и аэрологии к концу XIX в. возникают и развиваются еще три самостоятельных раздела метеорологии: сельскохозяйственная метеорология (изучение метеорологических и климатических условий с точки зрения сельскохозяйственного производства), актинометрия (учение о солнечной радиации) и динамическая метеорология (изучение динамических и термодинамических процессов в атмосфере).

В XX в. интерес к изучению атмосферы и атмосферных процессов весьма сильно возрос. Метеорология стала одной из важнейших наук, тесно связанной с развитием многих отраслей хозяйства. Создание авиации и открытие радиоволн, развитие радиосвязи и радиовещания, необходимость точного предсказания погоды для нужд сельского хозяйства, воздушного транспорта, судоходства, промышленности и особенно для военных целей предъявили большие запросы к метеорологической науке, что явилось стимулом к ее быстрому развитию. Были изобретены новые более совершенные метеорологические приборы, расширена сеть метеорологических и аэрологических станций и созданы новые научно-исследовательские учреждения.

Все это позволило проводить изучение атмосферы и происходящих в ней различных явлений систематически, более полно, на более высоком научно-техническом уровне. Наблюдательные станции теперь размещены по всему земному шару, в том числе и в Арктике, Антарктиде и в тропических странах. Наряду с углублением общего учения об атмосфере быстрыми темпами развиваются все отрасли метеорологии: аэрология, актинометрия, синоптическая и динамическая метеорология, климатология, метеорология экспериментальная, сельскохозяйственная, авиационная, военная и медицинская.

Для аэрологии характерен большой прогресс в развитии техники изучения верхних слоев атмосферы. В начале XX в. для регулярного зондирования атмосферы стали применять самолеты. Советским метеорологом Л. А. Молчановым был изобретен радиозонд впервые выпущенный Павловской аэрологической обсерваторией 30 января 1930 г. Радиозонд Молчанова имел неоценимое значение для аэрологических наблюдений во всем мире и создал целую эпоху в изучении верхних слоев атмосферы. В дальнейшем стали применять радиопеленгацию, а после второй мировой войны метеорологические приборы начали поднимать на очень большие высоты при помощи ракет. Для непосредственного наблюдения верхних слоев атмосферы исследователи стали подниматься на значительную высоту. Так, например, советский стратостат «Осоавиахим» еще в 1934 г. поднялся на высоту 22 км. Самые высокие слои атмосферы исследуются новыми косвенными методами — зондированием радиоволнами и оптическими методами.

В 1957 г. в Советском Союзе, впервые в мире, были запущены искусственные спутники Земли на высоту 1000—1500 км. На спутниках установлены аппараты для изучения земной атмосферы, процессов, в ней происходящих, исследования излучения Солнца, космических лучей, а также биологических явлений при полетах животных в межпланетном пространстве.

В связи с большой потребностью в данных по солнечной радиации для нужд сельского хозяйства, курортов, авиации и других целей актинометрические исследования в XX в. развиваются очень быстро. Создается много новых приборов, в частности приборы для измерения величины прямой и рассеянной солнечной радиации, для определения суммы тепла, излучаемого земной поверхностью, для наблюдения спектральной интенсивности солнечной радиации и др.

В СССР создана широкая сеть актинометрических станций. Для руководства актинометрическими станциями и проведения научных исследований создано в 1924 г. в Павловской обсерватории актинометрическое отделение, а в 1925 г. при Главной геофизической обсерватории организована Постоянная актинометрическая комиссия под руководством крупного советского метеоролога-актинометриста Н. Н. Калитина (1884—1949 гг.). В 1929 г. на Международном съезде актинометристов в Копенгагене было принято решение организовать в других странах актинометрическую службу по образцу СССР.

В результате актинометрических исследований получены данные о балансе лучистой энергии, о соотношении между прямой и рассеянной радиациями, установлен спектральный состав радиации, а также максимальные и минимальные величины интенсивности отдельных видов радиации на различных широтах, суточный и годовой ход интенсивности, суточные, сезонные и годовые суммы тепла солнечной радиации и потеря тепла при излучении.

Больших успехов добилась синоптическая и динамическая метеорология. В Норвегии, в трудах В. Бьеркнеса, Т. Бержерона и других, оформилось новое учение о воздушных массах и предложен новый синоптический метод, так называемый фронтологический. Учение о воздушных массах и фронтологический метод получили широкое распространение и дальнейшее развитие во многих странах и особенно в СССР. Развитие учения о воздушных массах дало возможность более правильно подойти к объяснению причин общей циркуляции атмосферы земного шара и помогает в решении задач составления кратковременных и долгосрочных прогнозов погоды.

Первые опыты долгосрочных научных прогнозов погоды были сделаны в России в 1912—1915 гг. сотрудником Главной физической обсерватории Б. П. Мультановским. Изучая центры действия атмосферы и зная пути движения циклонов и антициклонов, он удачно предсказывал характер погоды вперед на значительный отрезок времени. В советское время Б. П. Мультановсшй (1876—1938 гг.) всю свою научную деятельность посвятил работам по разработке и усовершенствованию метода долгосрочных предсказаний погоды и практическому составлению прогнозов для нужд народного хозяйства. В этом отношении он добился больших успехов, у него получалась хорошая оправдываемость его предсказаний погоды на срок от трех дней до одного месяца и даже сезона, Основы своего метода прогнозов погоды он изложил в монографии «Основные положения синоптического метода долгосрочных прогнозов погоды» (1933 г.). В настоящее время метод Б. П. Мультановского является одним из широко распространенных и имеющих важное практическое значение.

В области климатологии в XX в. продолжается работа по изучению климатов земного шара и по составлению подробных климатических характеристик отдельных стран. Этой работе способствует создание широкой сети метеорологических, гидрологических и актинометрических станций, а также успехи других отраслей метеорологии.

Накопление климатологического материала за длительный период наблюдений в разных странах позволило более детально решить вопрос о классификации климатов земного шара и составить климатические карты мира. Среди многих классификаций климатов, разработанных в XX в., наиболее известны классификации наших ученых: акад. Л. С. Берга и проф. Б. П. Алисова, а также французского географа Э. Мартонна, немецкого географа А. Геттнера и метеоролога В. П. Кеппена.

Лев Семенович Берг (1876—1950- гг.) в своей, научной деятельности много внимания уделял изучению климата. Он исследовал вопросы влияния климата на рельеф, растительность, почвенный покров и животный мир, а также вопросы изменения и колебания климата в геологическом прошлом и в историческую эпоху; разработал классификацию климатов земного шара. Из работ Л. С. Берга о климате можно отметить: «Об изменениях климата в историческую эпоху» (1911 г.), «Климат и жизнь» (1922 г., изд. 2, 1947 г.) и «Основы климатологии» (1926 г., изд. 2, 1938 г.).

Борис Павлович Алисов — один из крупных наших современных климатологов. Своими работами по характеристике климата СССР и зарубежных стран, разработкой ряда теоретических вопросов он способствовал дальнейшему развитию климатологии в СССР. Из его работ можно отметить: «Климатические области зарубежных стран» (1950 г.) и «Курс климатологии» в трех частях (1952—1954 гг.). Последняя из названных работ написана совместно с крупными климатологами нашей страны О. А. Дроздовым, Е. С. Рубинштейн и другими.

Как показано выше, в нашей стране метеорология и все ее специальные разделы получили быстрое развитие особенно после Великой Октябрьской социалистической революции. Это объясняется тем, что в СССР созданы все необходимые условия для проведения исследований во всех областях знаний.

В капиталистических государствах метеорологическая наука находится на службе у буржуазии. В ряде этих стран метеорология является военизированной наукой, ее содержание и направление исследований определяется военными целями. Некоторые буржуазные географы и климатологи пытаются объяснить развитие общества только климатическими условиями. Этим самым они пытаются оправдать существование колониального режима, навязанного многим странам Африки и Азии отдельными империалистическими государствами. Бедственное положение народов колониальных стран, их нищета и постоянный голод, по их мнению, объясняется не беспощадной эксплуатацией населения этих стран, а жарким климатом, отрицательно влияющим на деятельность людей. Поэтому они заявляют, что народы жарких стран нуждались и всегда будут нуждаться в руководстве со стороны белой, якобы высшей, расы. Это безусловно не соответствует действительности и нужно буржуазии лишь для проведения своей колониальной политики.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.