Просто, как всё гениальное

   ПРОСТО, КАК ВСЁ ГЕНИАЛЬНОЕ
О методе А.В. Дьякова

«За истекший год (1943) Метеобюро Горной Шории, возглавляемое тов. Дьяковым А.В., проделало следующие работы. Заблаговременно обеспечивало предприятия высококачественными информациями о предстоящей погоде на периоды от 1 до 10 суток и сезонными на 2-2.5 месяца. При этом определения состояний предстоящей погоды оправдывались с ничтожными отклонениями, что способствовало руднику, железнодорожному транспорту и пр. предприятиям заблаговременно принимать эффективные меры для обеспечения производственных планов в условиях непостоянного режима погоды Горной Шории», Гл. инженер рудника Темир-Тау Н.С. Резеда, 1944г.
«…используя забытые и непонятные гениальные идеи А.И. Воейкова и Э.С. Лир, а также некоторые достижения гелиофизики, Дьяков получил выдающиеся практические результаты, применяя разра-ботанные им основы новой комплексной методики», Директор Львовской астрономической обсерватории, проф. М.С. Эйгенсон, 1953 г.


Анатолий Витальевич Дьяков - астроном, метеоролог, геофизик, - известный своими точными прогнозами погоды. Прогнозы он составлял, как писали журналисты, - «по Солнцу».
Но суть метода Дьякова не в использовании солнечной активности для прогнозирования погоды. Не в этом. Даже если бы на Солнце не было пятен - не было бы никакой активности-переменности, а полная стабильность, - даже и тогда метод Дьякова давал бы более точные прогнозы.
В чём же суть?

Сегодняшняя погода - это следствие каких-то процессов, происходивших вчера, позавчера, на той неделе… Сегодняшние температура, давление, осадки - это всё следствия. Чтобы прогнозировать следствия, необходимо знать их причину, изучить причинно-следственную связь. А.В. Дьяков эту причину нашел, причинно-следственную связь изучил, и прогнозы у него стали получаться!
Сам Дьяков рассказывает о методе ясным, понятным языком, приводя яркие примеры природных (погодных) явлений, поддающихся предвидению-прогнозированию; он открыто показывает нам то, КАК, в какой последо-вательности, с помощью каких физических законов строит он свой прогноз. Метод Дьякова - ПРОЗРАЧЕН. Для получения результата ему достаточно имеющихся наблюдений.
Дьяков поставил технологию прогнозирования на ноги - он строит прогноз правильно, последовательно: от причины к следствию. До него она, эта технология, стояла ВВЕРХ НОГАМИ. До Дьякова (и его великих пред-шественников) метеорологи не занимались, не интересовались тем, какие причины вызывают погодные явления, занимались только следствиями: циклонами-антициклонами (что, правда, было достаточно для составления прогнозов «на завтра-послезавтра»). Но если не знать причину явления, трудно его, явление, прогнозировать. Естественно, что сбываемость официальных долгосрочных прогнозов была низкой. А Дьяков нашел и изучил причину, порождающую циклоны-антициклоны, «управляющую» ими; он отследил всю причинно-следственную цепочку «созревания» определенных погодных явлений в определенном физико-географическом регионе.
Если «другие» метеорологи видят на синоптических картах только циклоны-антициклоны, причём только тогда, когда те уже «родились» и стали видны, то Дьяков, вслед за Элеонорой Лир, видит на той же синоптической карте воздушные потоки, которые породили и эти циклоны-антициклоны, которые уже видны, и дадут им, или не дадут, дополнительную энергию, и породят, своей энергией, новые циклоны – которых никто ещё не видит (кроме Дьякова)… А зависит энергия потоков от разности температур тех участков местности, которые «обмениваются» потоками. Зная эту разность температур - а это не секретно, - можно рассчитать «сейчашечную» энергию потока (плюс учет дополнительного фактора - солнечной активности на нужную дату) – и получаем основание для прогноза об усилении или ослаблении существующих циклонов-антициклонов, а также о возможности зарождения новых барических полей в новых местах по ходу потока.
Дьяков не только сумел применить на практике уже известные законы динамики атмосферы (Э. Лир, Бьёркнес, Визе, А. Воейков, Клоссовский…) - сумел объединить их, построить из этого готового материала свою «мет;ду», но он еще и открыл дополнительный источник энергии циркуляции атмосферы. Он открыл такой источник энергии, который заставляет атмосферу буйствовать, «выходить из себя». Дьяков открыл, что главным «воз-мутителем погоды» является не тепловое, или лучевое, воздействие Солнца (за которое «отвечает» солнечная постоянная), а – электрическое, за которое «отвечает» солнечный ветер, его «порывы» и «шторма». Именно они обусловливают «подключение» сил магнитного поля Земли к перемещению воздушных масс, что увеличивает мощность и вызывает изменение направления ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ.
Так вот, сущность его метода - приоритет воздушного потока, его ЭНЕРГИИ. А энергия солнечной активности – это дополнительный фактор, которого могло и не быть...
«Я рассматриваю в первую очередь периодические колебания энергии неустойчивых атмосферных потоков, - говорил Дьяков, - а давление как функцию, подчиненную энергии. Метеорологи же (в смысле - другие метеорологи…), исходя из уравнений гидродинамики, все внимание сосре-доточили на давлении, а энергия в их работах играет второстепенную роль. Это-то и приводит к плохому качеству их прогнозирования».
По мнению Дьякова, неудачи метеорологов в вопросе предвидения погоды на длительные сроки имеют корень в том, что они основывают все свои соображения на эволюции и перемещениях только барических полей, считая, что между последними и потоками воздуха существует во времени адекватная взаимозависимость. Однако из глубокого изучения атмосферы следует, что это положение не имеет места. Потоки воздуха являются основными носителями энергии в атмосфере и представляют собой наиболее важные объекты её жизни. Поток воздуха может несравненно быстрее деформировать связанное с ним поле давления, чем это последнее подействует на него самого. Элеонорой Лир по этому вопросу написана гениальная фраза: «Каждый воздушный поток является организатором полей плотностей (области депрессии и области компрессии) и, следовательно, определяет возникновение различно направленных градиентов. Этим самым он индуцирует возникновение новых потоков или изменяет направление уже существующих. Так создаётся круговая зависимость и связь между всеми поступательными переносами и обнаруживается единство развития частных циркуляций».
Работы Э.С. Лир доказали, что высотный воздушный поток пред-определяет во времени изменения барического поля как внизу, так и в средних слоях атмосферы. То есть поток «главнее», первичнее полей давления. Скорость потока, а отсюда и энергия его, более лабильны, чем напряжение барического поля (циклоны-антициклоны). Кроме того, потоки воздуха в атмосфере, как установил Дьяков, могут принимать энергию Солнца, минуя тепловые соотношения. Весь ход развития механизмов циркуляции атмосферы определяется сочетанием и взаимодействием в первую очередь потоков воздуха, а уже во вторую соотношением полей плотности последнего. Как говорил Дьяков: «структура термобарического поля должна послужить тоже важным, но вторичным фактором, так как и она оказывает влияние на процессы циркуляции атмосферы, однако не решающее».
«Законодательной базой» его метода стали наиболее важные выводы из трудов Э.Лир, которые Дьяков назвал законами атмосферной циркуляции Э.С. Лир, имеющие, как он считает, характер ЗАКОНОВ ПРИРОДЫ:
1-й закон: в потоке воздуха, движущемся в Северном полушарии в процессе приспособления к условиям геострофического равновесия, общее число нарушений последнего значительно превышает общее число восста-новлений его же. В результате этого возникает скопление масс воздуха (так называемая компрессия) во всей зоне направо по движению потока и недостаток их (депрессия) по всей зоне налево по движению потока. (В Южном полушарии имеет место обратное соотношение). - Этот закон является следствием турбулентности атмосферных движений, происходящих на вращающейся Земле. Основа его - значительно б;льшая устойчивость бари-ческого поля в атмосфере, чем устойчивость скорости потока воздуха.
2-й закон: условия, сопутствующие возникновению какой-нибудь цирку-ляции, являются в то же время причиной ее прекращения на данном участке через некоторый промежуток времени.
Всякий частный атмосферный процесс, по Э.С.Лир, состоит из двух фаз, так называемой консервативной и финитивной. «Консервативная фаза длится до тех пор, пока развитие процесса не привело к преобладанию сил, приводящих к его ликвидации».
3-й закон является следствием первых двух - их объединением. Он может быть назван законом действия и противодействия атмосферных движений: в случае возникновения какого-либо достаточно устойчивого потока воздуха, проникающего на далекое расстояние вдоль земной поверхности, в атмо-сфере возникает тенденция к распространению воздуха в противо-положном направлении вдоль границы с первым потоком.
Элеонора Лир, рассмотрев синоптические карты за почти 50 лет, разра-ботала типы сезонной циркуляции, и доказала, что всякому атмосферному потоку сопутствует встречный, текущий слева от него. На основании своих исследований Э. Лир открыла важнейшее соотношение о существовании в атмосфере процессов, совершающихся с ритмическими колебаниями, благо-даря закономерной взаимозависимой смене холодных и теплых потоков воздуха.
Дьяков, развивая эту идею Э. Лир, обнаружил, что такие ритмы являются проявлениями накопления и выделения, в каждом физико-географическом регионе, энергии горизонтальной неустойчивости атмосферы. Интервал времени между теми моментами в атмосфере, когда энергия её горизонтальной циркуляции находится в состоянии экстремумов, Дьяков назвал энерге-тическим циклом атмосферы (ЭЦА). Его длительность разная, в зависимости от типов циркуляции, сезонов и скоростей потоков воздуха. Средняя величина такого цикла для центральных районов Евразии оказалась равной 6-8 суток. Во время же высокой активности Солнца этот период увеличивается до 12-ти и более суток. То есть, «увеличение длительности неустойчивых состояний воздушных потоков - состояний возмущений атмосферной циркуляции - происходит весьма явным образом при увеличении солнечной активности».
Именно ЭЦА определяет, в отдельности, промежутки времени, когда имеет место выделение кинетической энергии (циклоническая цирку-ляция) и накопление энергии потенциальной (антициклоническая циркуляция).
Задача была такая: перейти от температуры воздуха, доступной измере-ниям, к недоступной для измерений (и «не интересной» для обывателя) энергии воздушных потоков, вызывающих погодные явления и их аномалии (очень важных для обывателя); научиться пересчитывать тепловую энергию в механическую - кинетическую энергию потоков. От известного - к неиз-вестному, от простого - к сложному и обратно: по известным измеренным изменениям температуры вычислить соответствующее изменение энергии потоков воздуха, приводящее к новым погодным явлениям, и по этому изме-нению энергии циркуляции атмосферы вычислить новые значения темпе-ратуры и других метеопараметров - составить прогноз!
КАК это было сделано?
А.В. Дьяков не случайно называл себя «Дела Элеоноры Лир наследник - Дэллин». Он последовательно претворяет в жизнь, в практику прогнозов, идеи Элеоноры Севериновны Лир.
В публикации от 1937 года (Метеорология и Гидрология, №2) Э.Лир высказывается о долгосрочном прогнозировании так: «Определяется единст-венно возможный научный путь для разрешения проблемы долгосрочного прогноза. Изучение генезиса частных циркуляций, их связей и последова-тельности должно привести к установлению физических закономерностей, которые могут быть использованы для «экстраполяции» различных состояний атмосферы. ...Совершенно недопустимыми следует считать исследования, имевшие целью СОЗДАНИЕ МЕТОДОВ долгосрочных прогнозов. Эти методы нельзя изобретать, они обнаружатся, когда генезис частных циркуляций атмосферы будет изучен...».
Именно такой подход и принес успех А.В. Дьякову.
Сначала он изучает частную, в определенном физико-географическом регионе (Западная Сибирь и Северный Казахстан) циркуляцию атмосферы - на основе метеоданных за много-много (; 50) лет. В результате этого изучения Дьяков находит определенные физические закономерности, сформировавшиеся в атмосферной жизни региона за этот длительный промежуток времени. Эти закономерности однозначно указывали на то, что циркуляция атмосферы (изменения её ЭНЕРГИИ) подчиняется не только годовому циклу (времена года), но и 11-летнему циклу солнечной активности (к примеру, длительность ЭЦА). То есть, он исследует (а затем и прогнозирует) погоду через ЭНЕРГИЮ: ЭНЕРГИЮ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ - ЭНЕРГИЮ ЦИРКУЛЯЦИИ, через ЕЁ КОЛЕБАНИЯ.
Для описания обнаруженных им закономерностей Дьяков «конструирует» эмпирическую формулу («климатическую функцию») годового цикла коле-бания ЭНЕРГИИ частной атмосферной циркуляции, в которой учтены не только тепловое излучение Солнца, но и энергия его активных областей. С помощью этой климатической функции он изучил влияние солнечной активности (вклад её) на колебания метеопараметров для каждого из прошедших лет того периода: сравнивая на каждую дату – на каждый день каждого года - уровень солнечной активности с величиной энергии атмо-сферной циркуляции. И затем уже использует полученные знания для прог-нозирования значения колебаний метеопараметров - на предстоящий период для данной территории.
Подобным же образом изучая генезис частных циркуляций для других территорий, Дьяков и для них выявляет свои определённые физические закономерности. На основании чего он получает возможность составлять точные прогнозы и для других территорий. То есть, его климатическая функция (КФ), описывающая «расходование» энергии циркуляции в годовом цикле, «усредненном» за много-много лет, - эта КФ позволяет описать и будущее: сезоны, месяцы года и дни, при этом любой новый прогноз, любой новый ряд метеоизмерений дополняет ряд измерений предыдущих лет и служит уточнению данной модели атмосферной жизни…
Основные трудности при составлении метеопрогнозов возникают по той причине, что связи (закономерности) в процессах движений воздуха не выражаются простыми математическими функциями, а носят особый, комбини-рованный функционально-статистический характер, причем своеобразный в каждом частном физико-географическом регионе. Для описания таких особых закономерностей атмосферной циркуляции, которые создаются в течение длительного периода времени в частном физико-географическом регионе, Дьяков и применяет понятие климатическая функция.
«Дело в том, - говорит Дьяков, - что до сих пор не все учёные признают, что в атмосфере Земли есть закономерности длительного порядка. Между тем, признание и познание этих закономерностей - закономерностей процессов преобразования видов энергии в движения воздуха и воды для определенного физико-географического района, в течение длительного периода времени, - позволяет нам предвидеть колебания таких процессов в течение более корот-ких промежутков времени (доли года, сезоны, месяцы), раскрывая эти закономерности, как фазовые связи климатической функции - такой функции, которая даёт закономерное развертывание процессов в атмосфере и на подстилающей поверхности, в связи с колебаниями в поступлениях энергии Солнца».
Дьяков, вслед за Э. Лир, считает научными только те методы, в основу которых положены предположения о существовании устойчивых физических связей во времени и пространстве между разными метеорологическими элементами: давлением атмосферы, температурой воздуха, осадками и пр. «Наличие физических связей означает, что все процессы в атмосфере и на подстилающей поверхности взаимно обусловлены и связаны друг с другом функционально, имея в то же время относительную автономность (независимость) во времени и пространстве».
В физико-математических выкладках Дьякова наиболее существенным является то, что наступление экстремумов энергии атмосферной циркуляции (их предвидение-прогнозирование) складывается у него как функция сложная, в которой сочетаются, комбинируются детерминированные связи метеоро-логических элементов со связями вероятностными, случайными, опреде-ляемыми относительной автономией физических процессов системы «атмо-сфера - подстилающая поверхность». В результате сочетания функ-циональных и автономных процессов возникает, формируется важнейшая функционально-статистическая закономерность климатической функции. И эту сложную (климатическую) функцию Дьяков не придумывает, он выводит её не теоретически, а из опыта - по результатам практических метеоизмерений на определенной обширной территории за много-много лет.
Рассчитав значения климатической функции по средним многолетним значениям температур двух участков местности, которые «обмениваются» потоками воздуха (то есть, получив «среднюю» динамику атмосферы за «средний» год), Дьяков рассматривает затем реальный, отдельный, конкретный годовой ход атмосферной циркуляции, имеющий естественные отклонения от среднего (аномалии), к примеру, в периоды высокой солнечной активности.
Исследуя таким образом годовой цикл атмосферной динамики над Западной Сибирью и Северным Казахстаном, Дьяков в 1942 году обнаружил одно из важнейших соотношений атмосферной жизни, которое он назвал Зако-ном Конца Полярной Ночи. Этому фазовому географическому закону он даёт следующую формулировку (для Северного полушария): состояние динамики циркуляции атмосферы в конце Полярной Ночи (20-30 января) оказывает решающее влияние на последовательный ход развития атмосферных явлений в течение всего данного года. Это время давно известно в народе как наступление «крещенских» морозов...
В годы же повышенной солнечной активности фазовый ход клима-тической функции может так сильно нарушаться, что наступление «крещен-ских» морозов не скажется вовсе, а вместо них будет развиваться сильная циклоническая деятельность (К примеру - январь 2014). В этом случае сдвиг фаз хода климатической функции обнаружится в течение всего последующего годового цикла. Развитие погоды будет иметь совершенно аномальный облик в течение всего года. - То есть, климатическая функция обнаруживает определенную фазовую закономерность: сдвиг одной фазы (стадии развития) атмосферных процессов влечёт за собой сдвиг следующей.
В годы нормальных, невозмущенных («средних») соотношений в ходе климатической функции над Западной Сибирью и Северным Казахстаном в июне-месяце должно обнаружиться закономерное усиление антициклогенеза в холодных массах воздуха при северных, северо-западных, а затем северо-восточных ветрах. Это соотношение резко усиливается в годы со слабой западной циркуляцией, совпадающей со слабой активностью Солнца (напри-мер, лето 2010), и ослабевает в годы интенсивной западной циркуляции с Атлантики, совпадающей с периодами максимума активности Солнца (лето 2002).
Причина здесь в том, что, как установил Дьяков, - при активном Солнце потоки воздуха во всей толще атмосферы Земли получают дополнительную энергию и увеличивают свои скорости (до 50%). Тогда, согласно 1-му закону динамики атмосферы Э. Лир, усиливаются зоны компрессии и депрессии соответственно справа и слева от потоков. При невозмущенном Солнце имеет место обратная картина. Скорости ведущих потоков воздуха в земной атмо-сфере, не получающих дополнительной энергии от Солнца, ослабевают; в связи с этим слабеют и интенсивности формируемых потоками воздуха полей высокого и низкого давления, справа и слева от последних. Эти факты были уже известны как проявления «закона акцентации барических полей», обнаруженного в начале 1930-х методом корреляции, без рассмотрения физической сущности атмосферной жизни. «Закон акцентации», сформу-лированный Е.Е. Федоровым и В.Ю. Визе, гласит: в годы максимумов активности Солнца поля низкого давления в циклонических районах углуб-ляются, а в антициклонических районах поля высокого давления одновременно усиливаются, отчего усиливается междуширотный обмен воздухом. Такие аномалии, в соответствии с законами Э. Лир, и должны быть закономерно противоположных знаков на разных, сопряженных друг с другом территориях (расположенных справа и слева от ведущего потока – вот в чём СУТЬ: ПОТОК СОЗДАЁТ СЛЕВА И СПРАВА ОТ СЕБЯ РАЗНУЮ ПОГОДУ!). Повторим это важнейшее положение: разную погоду в сопря-женных районах создаёт одна причина - один воздушный поток.
Такими сопряженными в климатическом смысле территориями являются, в частности, Западная Сибирь и Европейская территория нашей страны - процессы атмосферной циркуляции над ними связаны обратными соотношениями с чередованием теплых и холодных потоков - как взаимно-компенсационных над данными территориями. Однако даже до настоящего времени метеорологи объединяют Европу с Западной Сибирью, до Енисея, считая, что процессы циркуляции атмосферы на этой территории единообразны. НИКТО не мог понять, как это одна и та же причина (дополни-тельный приток энергии Солнца) может привести к разным и проти-воположным следствиям - породив холод и тепло, сформировать одно-временно области и высокого, и низкого давления в атмосфере...
«Следует заметить, - говорит А.В. Дьяков, - что необычная и стойкая жара, отсутствие дождей связаны как с максимумом, так и с минимумом солнечной активности. Только районы засушливой погоды бывают разные».
А.В. Дьяков доказал, что атмосфера Земли - рассматриваемая им как автоколебательная система, - подвержена значительным внешним воздейст-виям, обусловленным, прежде всего, состоянием солнечной активности. В результате эта автоколебательная система перманентно испытывает сущест-венные собственные и вынужденные колебания, как по фазе, так и по амплитуде. Тщательное определение их в предлагаемой А.В. Дьяковым методике и составляет «секрет» его прогноза погоды.
 «Разумеется, какую бы методику прогнозирования мы ни приняли, - говорит сам Дьяков, - с течением времени она должна совершенст-воваться. Однако, - утверждает (и доказывает!) Анатолий Витальевич, - независимо от этого, значительно более точно прогнозировать погоду на достаточно длительные сроки можно уже сегодня».