Метеорология

Метеорология, отдел геофизики (смотрите), изучающий физич. явления, происходящие в газообразной оболочке земного шара (атмосфере); кроме того к области М.^относят изучение теплооборота и влагооборота в верхних слоях земной коры, преимущественно в почве, которые самым тесным образом связаны со всей совокупностью явлений, протекающих в атмосфере.

Огромное влияние земной поверхности на ход метеорологич. элементов в приземном слое воздуха долгое время ограничивало кругозор метеорологов, сосредоточивших свое внимание на изучении дна воздушного океана. Однако постепенно стала выясняться роль явлений, происходящих в верхних слоях атмосферы, что обусловило развитие особой отрасли М.—аэрологии со своеобразными методами работы, устройством постоянных станций на высоких горах, горными экспедициями и прочие.

М. близко соприкасается с физикой; изучение явлений, происходящих в атмосфере, построено на физич. основах, и по мере развития М. область применения точных физич. измерений все расширяется. Однако имеются и существенные отличия М. от физики: в то время как последняя является наукой по преимуществу опытной, М.—н а у к а н а б л ю д а т е л ь н а я. Эти отличия—не принципиального порядка, разница методов исследования зависит от масштабов явлений. Только путем наблюдения можно собрать материалы, позволяющие осветить ход грандиозных процессов (по количеству энергии и величине участвующей в том или другом метеорологич. явлении массы воздуха), создающих многообразие явлений, наблюдаемых в атмосфере. Совокупность этих явлений, происходящих в земной атмосфере, в каждый данный момент характеризует собою состояние погоды, наблюдая течение которой, легко обнаружить, что перед нами проходит бесконечная смена группы б. или м. сходных процессов, повторяющихся с некоторыми отклонениями из года в год и обусловленных в своей общей смене годовым движением земного шара около солнца (поэтому климат какого-либо места и можно определять как совокупность типов погод, наблюдаемых в данном месте). Кроме влияния годового движения земли вокруг солнца на изменение общих условий погоды в течение года, также не трудно подметить влияние суточного вращения земли около своей оси. В том и другом случае периодически изменяется количество притекающей к поверхности земли лучистой энергии солнца, что и обусловливает соответствующие годовые и суточные колебания в ходе погоды. Несмотря на отмеченную общую правильность течения погоды в продолжение года, а также нек-рую закономерность ее изменения в течение суток, явления, происходящие в атмосфере, чрезвычайно сложны и находятся во взаимной зависимости одни от других. Поэтому, чтобы иметь возможность характеризовать их количественно, необходимо установить признаки погоды, расчленив последнюю на ряд элементарных физич. процессов. Такими признаками погоды, или метеорологич. элементами, являются: t° воздуха, его влажность, облачность и продолжительность солнечного сияния, направление и скорость ветра, количество атмосферных осадков, радиация солнца, темп-pa почвы, давление атмосферы и некоторые другие. Следовательно метеорологич. элементами называются такие величины, к-рыми в данной точке и в данный момент характеризуется физич. состояние

атмосферы и подстилающей ее земной поверхности. По характеру измеряемых величин метеорологии, элементы можно подразделить на: 1) с т а т и ч е с к и е, то есть такие, которые имели бы определенное конечное значение даже в том случае, если бы воздух находился в полном покое и равновесии (давление, t° и влажность воздуха, ί° почвы на разных глубинах, влажность почвы, напряжение электрич. поля), и 2) д и н а м и-ч е с к и е, измеряющие интенсивность потоков вещества или энергии (скорость и направление ветра; радиация или количество лучистой энергии солнца, притекающей в 1 мин. на 1 ел²; количество осадков, выпадающих в единицу времени, и тому подобное.).

В силу того, что все метеорологические явления стоят в большей или меньшей зависимости от изменения притока солнечной энергии к поверхности земли в течение суток и в течение года,—в изучении колебания метеорологии, элементов особенное значение приобретает исследование двух периодов—суточного и годового. Изменение значений какого-либо метеорологии. элемента в течение суток называется его суточным х о д о м, а изменение в течение года— годовым ходом. Не все метеорологии, элементы одинаково четко отражают в своих колебаниях влияние указанных периодов. С другой стороны, взаимодействие метеорологии. элементов друг с другом нередко весьма резко сказывается как на суточном, так и на годовом ходе элемента. Так например, суточный ход ί° воздуха, весьма определенно выраженный при ясной солнечной погоде, бывает иногда совершенно искажен в пасмурную и дождливую погоду. Помимо влияния, к-рое оказывают метеорологические элементы друг на друга, на их годовом и суточном ходе сказывается географии, положение места наблюдения. Если для простоты опять взять t°, то одно рассмотрение длины дня на разных широтах должно привести нас к заключению об изменении суточного хода этого элемента по мере перемещения от экватора к полюсу. В самом деле, в то время как длина дня на экваторе является неизменной в течение года, по мере движения к полярному кругу продолжительность дня колеблется, возрастая в летнее полугодие и уменьшаясь в зимнее.

За полярным кругом понятие дня и ночи в обычном смысле теряется и продолжительность пребывания солнца над горизонтом в летнее полугодие (каждого полушария) быстро возрастает, достигая на полюсах до полугодия. Далее, если принять во внимание, что и полуденный угол падения солнечных лучей мало изменяется на экваторе (от 66° 32 до 90°), то станет понятным наличие отчетливо выраженного суточного хода t° в экваториальной области, где в силу указанного получается много тепла за день и много его теряется благодаря лучеиспусканию за ночь. Но годовой ход t° на экваторе • должен быть выражен не так ясно, потому что средние t° суток мало отличаются в разное время года. Сказанное объясняет и то, что на экваторе наблюдаются большие суточные амплитуды t° поверхности почвы и нижних слоев воздуха (то есть большие раз ности между максимальной и минимальной t°), тогда как на полюсе имеются условия для получения большой годовой амплитуды ^указанных слоев воздуха (разность между средней t° самого теплого и самого холодного месяцев). Кроме причин космич. порядка, влияющих на деформацию суточного и годового хода метеорологич. элементов на различных широтах земного шара, имеется и целый ряд причин земного происхождения, влияющих, с одной стороны, на величины амплитуд, а с другой—на время наступления максимумов и минимумов.

Чтобы освободиться от влияния «случайных» воздействий различных факторов, вносящих обычно значительные возмущения в плавный ход кривых суточного и годового периода, прибегают к обработке многолетних наблюдений путем метода средних величин, широко применяемого в М. вообще и в климатологии (смотрите) в особенности. Применение этого метода обработки собранного материала основано на том, что по закону больших чисел при достаточном числе· наблюдений вероятность отклонений от нек-рого правильного хода в одну сторону компенсируется отклонением в другую и что эта вероятность тем более, чем больше будет собрано наблюдений. Суточный и годовой периоды метеорологич. явлений ярко выражены и мощно воздействуют на все проявления жизни, а также нашей деятельности. Но помимо этих периодов замечается колебание метеорологич. элементов в промежутках как более коротких, так и более длинных, чем годовой. Из них большой интерес возбуждает 11-летний, связанный с изменением числа солнечных пятен, и 30—35-летний, выяснению которого посвятил много труда Брюкнер (откуда и название—брюкнеровский период). Однако до сих пор многочисленные исследования этих периодов не дали сколько-нибудь согласных между собой результатов. Последнее отчасти можно объяснить и тем, что период точных метеорологич. наблюдений еще очень короток.

Другим методом обработки метеорологич. материала является метод синоптический, применяемый для выяснения пе-риодич. явлений метеорологич. элементов; этот метод заключается в том, что на географии. карту наносят величины элементов, полученные при одновременных наблюдениях; затем, соединив линиями места с одинаковыми значениями метеорологич. элементов, получают системы кривых (изобар, изотерм, изогнет и т. д.), характеризующих пространственное распределение различных элементов погоды за определенный промежуток времени или в определенный момент. Сравнение последовательных синоптических карт дает возможность проследить и изменение отдельного метеорологического элемента и общего характера погоды за взятый промежуток времени для данного района. Лишь после введения си-ноптич. метода удалось установить зависимость метеорологич. явлений от вихреобразных движений воздуха. При применении этого же метода при зондировании атмосферы вверх мы получаем представление о рас-

пределении значений метеорологических элементов и для вертикальных ее разрезов. Наконец, подвергая метеорологические наблюдения, собираемые различными методами как у поверхности земли, так и на разных высотах в атмосфере, строгому меха-нич. и физич. анализу, стремятся найти полную механич. и термодинамич. картину физич. явлений в атмосфере. Динамика атмосферы—сравнительно новый отдел, но полученные уже результаты оказываются весьма плодотворными, т. к. ими выяснен целый ряд особенностей того механизма в атмосфере, к-рый создает наблюдаемое нами многообразие явлений погоды {см.).

Т. к. для освещения метеорологии, условий в атмосфере и у поверхности земли необходимо большое количество данных, а для нужд службы погоды нужна непрерывная регистрация метеорологии, элементов, то уже давно появилась потребность в организации метеорологии, станций и их объединений— •сети станций. Метеорологические станции в целях получения однородного, сравнимого материала снабжаются стандартными приборами, работают по определенным инструкциям и руководятся в большинстве случаев одним научным центром в каждой стране. Сети таких метеорологических станций несут государственную службу погоды, обслуживают своими данными потребности различных отраслей народного хозяйства (все виды транспорта, сельское хозяйство, рыбные промыслы и тому подобное.). В зависимости от сложности оборудования и количества производимых наблюдений метеорология. станции делятся на разряды. К станциям 1-го разряда относят обсерватории, производящие наблюдения (помимо общепринятых на обычных метеорологич. станциях) по особо разработанным программам, имеющие для выполнения этого достаточный научный персонал и инструментальное оборудование; работы подобных станций являются руководящими, и нек-рые из этих станций—центрами для сети местных станций обычных типов. Станции 2-го разряда ведут наблюдения над всеми важнейшими метеорологич. элементами (давлением воздуха, темп-рой и влажностью его, ветром, облачностью, осадками, солнечным сияниям, Г почвы и т. д.); при этом, если они снабжены самопишущими приборами, их относят к 1-му классу, все остальные станции этого разряда—ко 2-му классу. К станциям 3-го разряда относится та группа пунктов, где производятся наблюдения над нек-рыми весьма сильно изменчивыми в пространстве и во времени метеорологич. элементами, как например атмосферные осадки; эти дождемерные и снегомерные станции обычно ведут наблюдения .также над грозами, вскрытием и замерзанием водоемов и другими явлениями, распространение которых м. б. освещено только большим количеством данных. Станции 2-го и 3-го разрядов представляют собой станции массовых типов. По сведениям на 1928 год общее число станций этих двух разрядов в РСФСР принимают в ~ 2 800, то есть число равное численности прусской метеорологич. сети, тогда как Англия имеет 5 500, а США— 6 500 метеорологич. станций. Существует по ка небольшое число станций специального назначения, как например актинометрические, аэрологические, агрометеорологические и тому подобное., возникающие по мере развития М. или для разрешения методологических и теоретических проблем или же для более тщательного обслуживания какой-либо отрасли народного хозяйства.

B соответствии с изложенным ранее можно сказать, что современная М. разделяется на четыре отдела. 1) М. в тесном смысле слова занимается изучением совершающихся в воздушной оболочке явлений и процессов, отыскивая причинные зависимости отдельных явлений. При этом используются преимущественно физ.методы исследования, вследствие чего этот отдел общей М. иначе называется физикой атмосферы. 2) Аэрология, или учение о ходе метеорологических явлений в более высоких слоях атмосферы. 3) Учение о погоде (погодоведение, синоптическая М.) представляет применение общих метеорологич. законов к установлению закономерностей в ходе метеорологич. элементов в различных типах погоды, в смене этих типов и перемещении последних по поверхности земли. 4) Учение о климате (смотрите Климатология), или климатоведение, на основании многолетних систематических наблюдений над явлениями погоды стремится дать представление о нормальном, характерном ее течении в разных местах земного шара. Помимо перечисленных отделов быстрое развитие теоретич. М., с одной стороны, и все возрастающие запросы прикладного характера, с другой, обусловили возникновение целого ряда специальных отраслей М., которые получили свои названия в зависимости от обслуживаемой ими области народного хозяйства: сельскохозяйственная М., транспортная (морская, железнодорожная, воздушная), санитарная, судебная и т. д. В каждом из этих ответвлений идет многостороннее и весьма тщательное изучение некоторой группы метеорологич. элементов, имеющих наибольшее пра-ктич. значение для данной отрасли народного хозяйства. Так, для целей агрономии необходимо не только самое полное освещение всех метеорологич. условий в нижних слоях атмосферы, к-рое дается обычными метеорологич. станциями, но также и того, как меняются эти условия под влиянием самой культурной растительности, тогда как например «артиллерийская» М. ограничивается изучением лишь того ряда метеорологич. элементов, который влияет на полет снаряда.

Лит.: Воейков А. И., Метеорология, ч. 1—4, Петербург, 1904; К л о с с о в с к и и А. В., Основы метеорологии, 3 изд., Одесса, 1918; Любослав-ский Г. А., Основания учения о погоде, 2 изд., П., 1915; Броунов П. И., Курс метеорологии,

M., 1927; Оболенский В. Н., Метеорология, М., 1927; Лоске Э. Г., С.-х. метеорология, Ы., 1913; Ango 1 A., Traits Slementaire de meteorologie, 4 6d., P., 1928; H i i d e b r a n d s s ο n H. et T e i s-serenc de BortL., Les bases de la metSoro-logie dynamicpie, t. 1, P., 1898—1907, t. 2, P., 1900— 1905; H u m p h r e у s W. I., Physics ol the Air, 2 ed.,

N. Y., 1929; S h a w W. N., Manual of Meteorology,

t. 1—4, Cambridge, 1926; H a η η J. u. S ii r i η g R., Lehrbueh der Meteorologie, 4 Aufl., Lpz., 1922—26; S U r i n g R., Leitfaden der Meteorologie, Lpz., 1927; Wegener A., Thermodynamik der Atmosphare, 2Auf-lage, Leipzig, 1924; E x n e r F. Dynamische Meteorologie, 2 Anfl., B. 1925; Georgii W., Flugmeteo-rologie, Lpz., 1927. И. Здановский.