Метеорология

Диктор (ЗК)

Если не можешь управлять, подчинить и изменить, то надо научиться предугадывать, стараться упорядочить и это будет уже половина дела за контролем над ситуацией. Люди отмечали смену лун и времён года, взаимосвязь ливней, наводнений и засух, старались задобрить богов на дождь для богатого урожая и спасительный ветер, что наполнит паруса для долгожданного возвращения домой.

Древние египтяне, вся жизнь которых зависела от «священной реки» — Нила, изобрели первые приборы для замера уровня воды ещё более 4 тысяч лет. В Индии, известной своими наводнениями и проливными дождями, простейший дождемер появился более 2,5 тысяч лет назад. Мореходы Древней Эллады называли ветра – «правителями погоды» и вели специальные наблюдения за ними. Именно в просвещённой Греции воздвигли Башню Ветров, на её крыше был установлен флюгер в виде вестника глубин — бога Тритона, а на каждой из восьми сторон башни были изображения ветров — северного Борея, восточного Апелиота, южного Нота, западного Зефира и других.

Само понятие «Метеорология», означающее «знание о небесных явлениях», тоже впервые появилось в Древней Греции. Так учёный и философ Аристотель назвал свою книгу наблюдений, так впоследствии и назовут науку об атмосфере, её строении, свойствах и протекающих в ней процессах.

……….

Диктор (ЗК)

У древних русичей был свой пантеон богов: бог Солнца – Ярило, бог Ветра – Стрибог и самым главный  — могущественнейший Перун с серебряной головой и золотыми усами. Но одним слепым поклонением, ритуалами и жертвоприношениями сыт не будешь, поэтому даже в то время существовало целое «погодоведение», сборник примет и пословиц. Например, «сбежались тучки в одну кучку - быть дождю» или «апрель с водой — май с травой», или вот ещё «ласточки низко летают, воробьи в пыли купаются, лягушки квакают - к дождю»


Впрочем, русские летописи сохранили не только поговорки-приметы, но и настоящие метеорологические заметки. Вот строки о том, что в 1017 году на Киев обрушился великий зной, так что город не устоял. В огне пожара погибло «множество хоромов и около 700 церквей».

А вот летопись 1128 года — «быстр вода велика, потопи люди и жита и хоромы снесе». Летом в этот год, когда цвели яровые и наливались озимые, ударил мороз. Погибли все хлеба.

Более обстоятельные записи относятся уже к 17-му веку, тогда с башен Московского Кремля  проводились специальные наблюде¬ния за погодой. Сами записи выглядели примерно так: «Января 30-го, в пятницу был день до обеда холоден, а после обеда оттепелен. а в ночи было ветрено».

Учитывая все приметы и наблюдения можно было предсказать погоду с точностью на завтра, не больше. Поэтому были популярны различные календари с прогнозами погоды, предсказанными по звёздам. Одним из самых одиозных был календарь графа Брюса, или как говорили Брюсов календарь, его загадочный составитель слыл в народе чародеем. В нём была спрогнозирована не только погода, но также войны, рождения и смерти. Впрочем, к настоящей науке это никакого отношения всё же не имеет. 

Отцом российской метеорологии можно смело считать царя Петра Великого, который с созданием Военно-Морского флота ввёл в программу обучения в Школе навигации навыки владения первыми барометрами и термометрами. Но, обо всём по порядку.

…………………………………………………………………………..


Диктор (ЗК)

Собственно говоря, без создания точных приборов, как бесстрастных свидетелей и измерителей, никакую науку представить нельзя. Именно поэтому о метеорологии как о полноценной науке можно говорить после изобретения термометров и барометров.

Первые термометры изобрели Галилео Галилей и его ученики из Флорентийской академии. Они усовершенствовали нехитрый прибор Галилея, состоящий из стеклянного шарика с припаянной трубкой, снабдив его шкалой из бусин, откачав воздух и заменив воду спиртом. За крайние точки на шкале брались самая низкая и самая высокая температура во Флоренции. Сейчас что-то похожее на термометр Галилея можно поставит себе домой в качестве эффектного атрибута интерьера.      

Во многом современный градусник обязан своей формой немецкому учёному и по совместительству стеклодуву Даниэлю Фаренхайту, или как нам привычнее, — Фаренгейту. Изначально он тоже наполнял стеклянные трубки водой или спиртом, но потом, заметив исключительные свойства ртути, изготовил первый в мире термометр на основе этого жидкого металла. Ноль на его шкале был температурой снега, смешанного с поваренной солью, точка замерзания воды равнялась 32 градусам, температура здорового человека составляла 96 градусов, а вода закипала при 212-ти. 

Но более удобным прибором стал все же термометр шведа Андерса Цельсиуса, более известного нам как Цельсий.  Он разделил шкалу на 100 равных частей, при нуле градусов начинала закипать вода, а при сотне она превращалась в лёд. Только после смерти учёный Карл Линней перевернул её с точностью до наоборот, и сейчас она нам известна в том самом виде.   

Ещё одним любопытным прибором эпохи развития метеорологии стал дифференциальный термометр Джона Лесли. Это были два резервуара, соединенных горизонтальной стеклянной трубкой. В ней находился столбик жидкости, перемещающийся в ту или другую сторону, исходя из того, какой из резервуаров был нагрет сильнее. Прибор Лесли оказался очень удобен и востребован учёными всего мира, так как позволял изучать лучистую теплоту. Впрочем, он оказался  переоценён. Как термометр он был очень неточен, показания приборов разнились, но за неимением лучшего он применялся вплоть до открытия термоэлектрического столба.

В метеорологии с момента изобретения и по сей день используются 3 типа термометров: для определе¬ния температуры в настоящий момент времени,  для определения наибольшей и наименьшей температуры между отмеченными днями наблюдения. Практически с первых лет существования метеорологии как науки не изменился и биметаллический термограф. На конец пластинки, спаянной из двух металлов с различной температурной расширяемостью, установлено перо. Оно вычерчивает на барабане кривую изменения температуры.

На смену ртутным, воздушным и спиртовым термометрам пришли электронные, но  любой метеоролог может подтвердить, что самыми точными и надёжными являются приборы, разработанные ещё несколько веков назад. Тот же самый ртутный градусник есть в каждой семье.

………………………………………………………………………….

Диктор (ЗК)

Ни одно метеорологическое исследование невозможно без барометров, здесь налицо простейшая физическая зависимость давления воздуха от его температуры. Таким образом, учёные могут определять и прогнозировать возникновение и перемещение областей высокого давления, то есть циклонов и антициклонов с пониженным давлением.

То, что воздух имеет вес, говорил ещё всё тот же Аристотель, но не мог этого доказать. Самым простым объяснением того, что вода поднимается за поршнем насоса, считалось то,  что «природа боится и не терпит пустоты». Всё стало на свои места опять с помощью Галилея и его учеников. При строительстве фонтанов в одном из поместий оказалось, что вода не поднимается выше уровня в 10 метров, на что Галилей ответил шуткой «всё-таки природа боится такой высоты» и поручил разобраться своему ученику  Эванджелисте Торричелли.

Разгадываю загадку фонтанов, Торричелли определил, чем плотнее жидкость, тем неохотнее она поднимается за поршнем насоса. Ртуть в 13 раз плотнее воды и настолько же ниже она будет подниматься, а не даёт ей выливаться из трубки ни что иное как атмосферное давление. Таким образом, воздух имеет вес. Это было настолько непривычно, что утверждение учёного приняли не сразу. Через год после смерти Галилея Торричелли изобретёт прибор — прообраз современного чашечного барометра, он ярко продемонстрирует, как давление воздуха на поверхность ртути в чашке может поднять в безвоздушном пространстве столбик ртути на высоту около метра. Прибор получает название барометр, от латинского «барос»- тяжесть.


Ртутные барометры при всех их достоинствах имели один неоспоримый недостаток — громоздкость. Поэтому следующим этапом развития барометра стал анероид — барометр без жидкости.  Такой прибор предложил сделать ещё в 1702 году немецкий учёный Готтфрид Лейбниц, по его мнению, воздуху было вполне по силам давить на металлическую пластину, тем самым указывая на различные деления. Его задумку осуществили только через 150 лет, первый анероид представлял собой  плоскую металлическую коробку, из которой был выпаян воздух. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширялась, а при повышении — сжималась, тем самым воздействуя на прикрепленную к ней пружину.

Одними из самых популярных стали безжидкостные барографы, построенные братьями Ришар. В роли приемника использовался столбик из нескольких анероидных коробок. Они уменьшались при увеличении давления и удлинялись при его падении. Эти сокращения передавались ры¬чажку с пером, а оно в свою очередь оставляло след на вращающемся барабане.

Барометры применялись и для измерения больших высот, исходя опять же из показаний атмосферного давления над уровнем моря. Одними из лучших универсальных анероидов-высотомеров считались барометры французской фирмы Ноде.

Анероиды оказались удобными и компактными приборами, их брали в путешествия и экспедиции, но самым большим их минусом оказалась неточность. Анероиды всегда сверяли с ртутными, на метеостанциях им отводится роль дублирующих устройств, а в ряде стран эталоном определения атмосферного давления служат всё же ртутные барометры.   

……………………………………………………………………………

Диктор (ЗК)

Если вышеумомянутые греки называли ветра — «правителями погоды», то для метерологов — это всего-навсего перемещения воздуха. Правда порой спасительные или, наоборот, губительные. Поэтому за направлением ветра, за его скоростью и поведением было принято следить с древних времён. К слову сказать, средняя скорость ветра которую мы ощущаем — это 5-10 метров в секунду, если скорость выше 17 метров в секунду, то лучше остаться дома, а уж если 24,5 метра в секунду, это уже опасный сигнал, надвигается разрушительный шторм.

Если направление ветра научились определять в незапамятные времена с помощью первых флюгарок, то силу ветра, его скорость долгое время определяли на глаз, по колебанию ветвей деревьев, наклону дыма. Впрочем, и на основе этих наблюдений, а именно  по волнению в открытом море в 19 веке адмиралом Бофортом была изобретена 12-балльная шкала, начиная с полного штиля и заканчивая ураганом. Шкала оказалась настолько удачной, что ей до сих пор пользуются в морской навигации. Измерить силу ветра приборами же долгое время не представлялось возможным, потому что подобных просто не существовало.

Один из первых подобных приборов был придуман  Робертом Гуком, это был флюгер с металлической пластиной-стрелкой и 12-балльной шкалой того же Бофорта. Ветер дул, стрелка отклонялась и показывала, какой силы ветер на улице или в море. Изобретение Гука стало прообразом флюгером Генриха Вильда, который он придумал в конце 19 века, кстати, это ещё один прибор, который в практически неизменённом виде используется в настоящее время на современных метеостанциях. Говорят, что и Гук и Вильд подглядели идею у великого Леонардо, но кто ж теперь возьмётся судить….

Ветромеры Гука и Вильда с появлением электричества эволюционировали в анемометры. Первым анемометром можно назвать мельницу Комбеса с её электрической градуировкой, немного её видоизменив, доктор Джон Томас Робинсон придумал чашечный анемометр, вполне надежный для измерения скорости ветра.

Кроме флюгера Вильда и электрических анемометров на русских метеостанциях в начале 20-го века стали ставить прибор, называемый анемограф Мунро. Он состоял из анемографа доктора Робинсона, флюгера и регистратора. Ветер дул, флюгер отклонялся, чашки весело крутились, а латунные перья чертили на вращающемся барабане линии, фиксируя все изменения направления и скорости ветра.   

………………………………………………………………..


Диктор (ЗК)

Ещё один способ достаточно информативно судить о силе ветра - это наблюдение за облаками. В 19-ом веке отмечали их вид и количество, измеряли направление и скорость движения с помощью зеркал Финемана. Они позволяли точно определять направление, а вот скорость была очень приблизительной, хотя для этого использовали тригонометрический принцип с двумя базисами, говоря проще — с двумя наблюдателями на разных точках.

Прорыв в измерении силы ветра на больших высотах произошёл с помощью русского учёного Михаила Поморцева, он предложил использовать прибор, состоящий из теодолита с магнитной стрелкой и солнечных часов Флеше. Так появился нефоскоп, за изобретение которого Поморцев получил  премию от Русского технического общества. Нефоскопы и сейчас стоят на многих метеостанциях, хотя чаще используется их праправнук —  фотограмметр, но в основе лежит аналогичный принцип.

…………………………………………………………………

Диктор (ЗК)

Круговорот воды в природе тоже издавна волновал человечество, количество влаги в воздухе тоже. Его измеряли, сравнивая один и тот материал, чаще всего волокна, нитки, струны, китовый ус или соль, в сухом и влажном состоянии. Пользуясь этим свойством, первый гигроскоп сделал  Николас де Куза, в основе его механизма была шерсть. Гораздо большей точностью и чувствительностью обладал гигрометр швейцарского геолога и альпиниста Ораса де Соссюра, в качестве основного элемента в приборе использовался обезжиренный человече¬ский волос, удлиняющийся при повышении влажности воздуха. Опять же гигрометр Соссюра используется метеорологами по сей день, он даёт погрешность всего в 2.5%.

Другой принцип лежал в гигрометре Даниеля, в его приборе блестящий предмет охлаждали до тех пор, пока он не покроется росой, затем определяли температуру, при которой это происходит. Эта температура и была точкой росы.

Более точный прибор для измерения влажности воздуха появился в 1799 году, его отцом можно смело назвать физика Джона Лесли. Он придумал соединить в одном корпусе два термометра, «сухой» и «смоченный», по разнице их показаний высчитывалась искомая величина. Современный вид психрометру в 1825 году придал немецкий учёный Август, с той поры психрометры мало изменились.


Кроме влажности воздуха людей интересовало испарение влаги. Приборы для определения интенсивности испарения назвали эвапорометрами или весовыми испарителями. На русских метеостанциях активно применялся весовой испаритель вышеупомянутого изобретателя флюгера Генриха Вильда. Латунная чаша с водой была уравновешена тяжелой стрелкой. Передвижение стрелки по шкале на 1 деле¬ние соответствовало испарению из чашки слоя воды в 200 микрон.

……………………………………………………………


Диктор (ЗК)

Один из самых неприхотливых и незаметных приборов на метеостанции — дождемер, представляющий собой подобие обычного ведра с мерными делениями. Таким образом, количество выпавших осадков можно измерять толщиной слоя воды, который образовывался на горизонтальной водонепроницаемой поверхности.

Зато один из самых красивых и интересных приборов на каждой метеоплощадке — гелиограф. Он служит для регистрации интенсивности и продолжительности солнечного сияния в течение дня. Стеклянный шар-линза собирает солнечные лучи, фокусирует их и направляет на вогнутую ленту. На ленте нанесены часовые деления. Если солнце не закрыто облаками, то в результате суточного движения солнца на ленте прожигается прямая полоса. При покрытии солнца облаками - прожог становится слабым или вообще прекращается. По суммарной длине прожога на ленте определяется продолжительность солнечного сияния в часах за сутки.

……………………………………………………………….


Диктор (ЗК)

Ну и, конечно, говоря о метеоприборах, нельзя обойти вниманием пиргелиометры – устройства для измерения солнечного излучения, лучистой энергии и радиации. Одним из первых подобных приборов стал пиргелиограф Ангстрема.  В нём приёмниками служили две одинаковые зачернённые пластинки. Одна из них устанавливалась на солнце, другая наоборот затеня¬лась, потом они менялись местами. Разница температур пластинок определялась с помощью термо¬метров. Величина полученной лучистой энергии определялась по времени, в течение которого восстанавлива¬лась разность температур. К сожаленью, прибор оказался неточным.


Новый виток в развитии изучения солнечной радиации начался благодаря русским учёным Хвольсону и Михельсону. Орест Данилович Хвольсон сделал свой прибор по образу и подобию устройства Ангстрема, только вместо пластинок стал использовать поочерёдно затеняемые термометры с зачернёнными шариками. Приборы Хвольсона были точнее всех своих предшественников, применя¬лись в Павловской обсерватории около 10 лет, но из-за сложности и хрупко¬сти широкого применения не получили.

Ещё одними разновидностями пиргелиографа стали устройства Владимира Михельсона.  В ледяном аб¬солютном пиргелиометре под воздействием солнечных лучей таял лёд. А в биметаллическом пиргелиографе тонкую пластинку гнула солнечная радиация. Этот прибор получил заслуженную оценку и использовался вплоть до недавнего времени. 

……………………………………………………………………

Диктор (ЗК)

Возвращаясь к началу разговора о российской школе метеорологии никак нельзя обойти вниманием Михаила Ломоносова, человека который привил эту науку на русской земле. Собственно говоря, и название науки – «метеороло¬гия», и термин — «атмосфера», и слова —  «термометр», «баро¬метр», «гигрометр» были  введены в русский научный язык именно Ломоносовым. Он, как никто другой, понимал, какую пользу может принести изучение небесных явлений и предсказание погоды. Как Ломоносов писал в своей оде: «Наука лёгких метеоров, премены неба предвещай. И бурный шум воздушных споров грёз верны знаки предъявляй».

В своей книге  «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» он пытался разобраться в природе возникновения молнии, летающих огней и северного сияния, по-своему объяснял строение атмосферы. Михайло Васильевич сам проводил метеонаблюдения и занимался конструированием нужных приборов. Среди них совершенно нечувствительный к морской качке барометр и анемометр собственного изобретения с крыльчатым колесом.

В своём доме Ломоносов устроил первую в мире метеостанцию с самописцами, где он проводил свои наблюдения. Такую же станцию он построил и в своем имении в Усть-Рудице. Мечтой Ломоносова была сеть подобных станций, работающих по всей стране, но как это часто бывает, при жизни учёного смелые идеи осуществлены не были, и мысли русского гения начали претворяться в жизнь лишь спустя столетие.

……………………………………………………………………………

Диктор (ЗК)

Второе яркое имя в истории российской метеорологии — Дмитрий Менделеев. Именно ему пришла мысль наблюдать полное солнечное затмение и солнечную корону с аэростата. Предполагалось, что в воздушном шаре будет два человека: Менделеев и пилот-аэронавт, но накануне отлёта шар намок и стал способен поднять только одного.

Вообще-то, эксперимент не удался, аэростат поднялся недостаточно высоко, да и солнце было закрыто облаками. Впрочем, это не помешало Менделееву вести дневник, где он   отмечал показания анероида, термометра и барографа. В итоге шар проделал путь около 100 км и поднялся на высоту около 4 километров, полёт продлился 3 часа.

Сам учёный оценивал свой полёт довольно скептически: «Если бы мой полёт из Кли¬на, ничего не прибавивший в отношении к знанию «короны», послужил бы к возбужде¬нию интереса метеорологических наблюдений с аэростатов внутри России. Если бы он, кроме того, увеличил общую уверенность в том, что летать на аэростатах можно с удобст¬вом даже новичку, тогда бы я не напрасно летал по воздуху 7 августа 1887 года».

Полётом на воздушном шаре вклад Менделеева в развитие метеорологии не ограничивается. Учёный изобрёл удивительно точный дифференциальный газовый барометр и барометр на основе ртути, это давало возможность определять весь¬ма малые различия в давлении с достаточной точностью.

Именно Менделеев, продолжая идея Ломоносова, предложил посылать в верхние слои атмосферы воздушные шаров с приборами-самописцами. Этот способ спустя некоторое время произвел в аэрологических исследованиях настоящую революцию. Специальные аэрологические самопис¬цы, способные работать в полёте без участия человека, и приборов, следящие с земли за воздушным шаром избавили человечество от необходимости под¬ниматься в атмосферу.

………………………………………………………………………………


Диктор (ЗК)

Наряду с Ломоносовым, Менделеевым, Вильдом и Поморцевым славу российской метеорологии составляет и изобретатель радио Александр Попов. Сконструированный им «грозоотметчик», установленный в Павловской обсерватории до 1915 года регистрировал грозовые разряды на расстоянии до 30 километров. Чем помог изучению такого явления как атмосферное электричество. Ведь как подсчитано, на земном шаре ежесуточно происходит около 44 тысяч гроз, сверкают около 100 молний в секунду.  И многие из них сулят человеку опасность.

………………………………………………………………………………….

Диктор (ЗК)

К сожалению, со всеми своими техническими достижениями человек ещё не может в полной мере предугадывать поведение капризной природы. Особенно это заметно в последнее время. Аномальные морозы, наводнения и извержения вулканов говорят о том, что стихия ещё не раз преподнесёт сюрпризы. И всё же, несмотря на скепсис, каждый из нас выходя утром на работу, включает радиоприёмник в надежде на то, что прогноз погоды на сегодня будет хорошим.

 




Диктор (ЗК)

Если не можешь управлять, подчинить и изменить, то надо научиться предугадывать, стараться упорядочить и это будет уже половина дела за контролем над ситуацией. Люди отмечали смену лун и времён года, взаимосвязь ливней, наводнений и засух, старались задобрить богов на дождь для богатого урожая и спасительный ветер, что наполнит паруса для долгожданного возвращения домой.

Древние египтяне, вся жизнь которых зависела от «священной реки» — Нила, изобрели первые приборы для замера уровня воды ещё более 4 тысяч лет. В Индии, известной своими наводнениями и проливными дождями, простейший дождемер появился более 2,5 тысяч лет назад. Мореходы Древней Эллады называли ветра – «правителями погоды» и вели специальные наблюдения за ними. Именно в просвещённой Греции воздвигли Башню Ветров, на её крыше был установлен флюгер в виде вестника глубин — бога Тритона, а на каждой из восьми сторон башни были изображения ветров — северного Борея, восточного Апелиота, южного Нота, западного Зефира и других.

Само понятие «Метеорология», означающее «знание о небесных явлениях», тоже впервые появилось в Древней Греции. Так учёный и философ Аристотель назвал свою книгу наблюдений, так впоследствии и назовут науку об атмосфере, её строении, свойствах и протекающих в ней процессах.

……….

Диктор (ЗК)

У древних русичей был свой пантеон богов: бог Солнца – Ярило, бог Ветра – Стрибог и самым главный  — могущественнейший Перун с серебряной головой и золотыми усами. Но одним слепым поклонением, ритуалами и жертвоприношениями сыт не будешь, поэтому даже в то время существовало целое «погодоведение», сборник примет и пословиц. Например, «сбежались тучки в одну кучку - быть дождю» или «апрель с водой — май с травой», или вот ещё «ласточки низко летают, воробьи в пыли купаются, лягушки квакают - к дождю»


Впрочем, русские летописи сохранили не только поговорки-приметы, но и настоящие метеорологические заметки. Вот строки о том, что в 1017 году на Киев обрушился великий зной, так что город не устоял. В огне пожара погибло «множество хоромов и около 700 церквей».

А вот летопись 1128 года — «быстр вода велика, потопи люди и жита и хоромы снесе». Летом в этот год, когда цвели яровые и наливались озимые, ударил мороз. Погибли все хлеба.

Более обстоятельные записи относятся уже к 17-му веку, тогда с башен Московского Кремля  проводились специальные наблюде¬ния за погодой. Сами записи выглядели примерно так: «Января 30-го, в пятницу был день до обеда холоден, а после обеда оттепелен. а в ночи было ветрено».

Учитывая все приметы и наблюдения можно было предсказать погоду с точностью на завтра, не больше. Поэтому были популярны различные календари с прогнозами погоды, предсказанными по звёздам. Одним из самых одиозных был календарь графа Брюса, или как говорили Брюсов календарь, его загадочный составитель слыл в народе чародеем. В нём была спрогнозирована не только погода, но также войны, рождения и смерти. Впрочем, к настоящей науке это никакого отношения всё же не имеет. 

Отцом российской метеорологии можно смело считать царя Петра Великого, который с созданием Военно-Морского флота ввёл в программу обучения в Школе навигации навыки владения первыми барометрами и термометрами. Но, обо всём по порядку.

…………………………………………………………………………..


Диктор (ЗК)

Собственно говоря, без создания точных приборов, как бесстрастных свидетелей и измерителей, никакую науку представить нельзя. Именно поэтому о метеорологии как о полноценной науке можно говорить после изобретения термометров и барометров.

Первые термометры изобрели Галилео Галилей и его ученики из Флорентийской академии. Они усовершенствовали нехитрый прибор Галилея, состоящий из стеклянного шарика с припаянной трубкой, снабдив его шкалой из бусин, откачав воздух и заменив воду спиртом. За крайние точки на шкале брались самая низкая и самая высокая температура во Флоренции. Сейчас что-то похожее на термометр Галилея можно поставит себе домой в качестве эффектного атрибута интерьера.      

Во многом современный градусник обязан своей формой немецкому учёному и по совместительству стеклодуву Даниэлю Фаренхайту, или как нам привычнее, — Фаренгейту. Изначально он тоже наполнял стеклянные трубки водой или спиртом, но потом, заметив исключительные свойства ртути, изготовил первый в мире термометр на основе этого жидкого металла. Ноль на его шкале был температурой снега, смешанного с поваренной солью, точка замерзания воды равнялась 32 градусам, температура здорового человека составляла 96 градусов, а вода закипала при 212-ти. 

Но более удобным прибором стал все же термометр шведа Андерса Цельсиуса, более известного нам как Цельсий.  Он разделил шкалу на 100 равных частей, при нуле градусов начинала закипать вода, а при сотне она превращалась в лёд. Только после смерти учёный Карл Линней перевернул её с точностью до наоборот, и сейчас она нам известна в том самом виде.   

Ещё одним любопытным прибором эпохи развития метеорологии стал дифференциальный термометр Джона Лесли. Это были два резервуара, соединенных горизонтальной стеклянной трубкой. В ней находился столбик жидкости, перемещающийся в ту или другую сторону, исходя из того, какой из резервуаров был нагрет сильнее. Прибор Лесли оказался очень удобен и востребован учёными всего мира, так как позволял изучать лучистую теплоту. Впрочем, он оказался  переоценён. Как термометр он был очень неточен, показания приборов разнились, но за неимением лучшего он применялся вплоть до открытия термоэлектрического столба.

В метеорологии с момента изобретения и по сей день используются 3 типа термометров: для определе¬ния температуры в настоящий момент времени,  для определения наибольшей и наименьшей температуры между отмеченными днями наблюдения. Практически с первых лет существования метеорологии как науки не изменился и биметаллический термограф. На конец пластинки, спаянной из двух металлов с различной температурной расширяемостью, установлено перо. Оно вычерчивает на барабане кривую изменения температуры.

На смену ртутным, воздушным и спиртовым термометрам пришли электронные, но  любой метеоролог может подтвердить, что самыми точными и надёжными являются приборы, разработанные ещё несколько веков назад. Тот же самый ртутный градусник есть в каждой семье.

………………………………………………………………………….

Диктор (ЗК)

Ни одно метеорологическое исследование невозможно без барометров, здесь налицо простейшая физическая зависимость давления воздуха от его температуры. Таким образом, учёные могут определять и прогнозировать возникновение и перемещение областей высокого давления, то есть циклонов и антициклонов с пониженным давлением.

То, что воздух имеет вес, говорил ещё всё тот же Аристотель, но не мог этого доказать. Самым простым объяснением того, что вода поднимается за поршнем насоса, считалось то,  что «природа боится и не терпит пустоты». Всё стало на свои места опять с помощью Галилея и его учеников. При строительстве фонтанов в одном из поместий оказалось, что вода не поднимается выше уровня в 10 метров, на что Галилей ответил шуткой «всё-таки природа боится такой высоты» и поручил разобраться своему ученику  Эванджелисте Торричелли.

Разгадываю загадку фонтанов, Торричелли определил, чем плотнее жидкость, тем неохотнее она поднимается за поршнем насоса. Ртуть в 13 раз плотнее воды и настолько же ниже она будет подниматься, а не даёт ей выливаться из трубки ни что иное как атмосферное давление. Таким образом, воздух имеет вес. Это было настолько непривычно, что утверждение учёного приняли не сразу. Через год после смерти Галилея Торричелли изобретёт прибор — прообраз современного чашечного барометра, он ярко продемонстрирует, как давление воздуха на поверхность ртути в чашке может поднять в безвоздушном пространстве столбик ртути на высоту около метра. Прибор получает название барометр, от латинского «барос»- тяжесть.


Ртутные барометры при всех их достоинствах имели один неоспоримый недостаток — громоздкость. Поэтому следующим этапом развития барометра стал анероид — барометр без жидкости.  Такой прибор предложил сделать ещё в 1702 году немецкий учёный Готтфрид Лейбниц, по его мнению, воздуху было вполне по силам давить на металлическую пластину, тем самым указывая на различные деления. Его задумку осуществили только через 150 лет, первый анероид представлял собой  плоскую металлическую коробку, из которой был выпаян воздух. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширялась, а при повышении — сжималась, тем самым воздействуя на прикрепленную к ней пружину.

Одними из самых популярных стали безжидкостные барографы, построенные братьями Ришар. В роли приемника использовался столбик из нескольких анероидных коробок. Они уменьшались при увеличении давления и удлинялись при его падении. Эти сокращения передавались ры¬чажку с пером, а оно в свою очередь оставляло след на вращающемся барабане.

Барометры применялись и для измерения больших высот, исходя опять же из показаний атмосферного давления над уровнем моря. Одними из лучших универсальных анероидов-высотомеров считались барометры французской фирмы Ноде.

Анероиды оказались удобными и компактными приборами, их брали в путешествия и экспедиции, но самым большим их минусом оказалась неточность. Анероиды всегда сверяли с ртутными, на метеостанциях им отводится роль дублирующих устройств, а в ряде стран эталоном определения атмосферного давления служат всё же ртутные барометры.   

……………………………………………………………………………

Диктор (ЗК)

Если вышеумомянутые греки называли ветра — «правителями погоды», то для метерологов — это всего-навсего перемещения воздуха. Правда порой спасительные или, наоборот, губительные. Поэтому за направлением ветра, за его скоростью и поведением было принято следить с древних времён. К слову сказать, средняя скорость ветра которую мы ощущаем — это 5-10 метров в секунду, если скорость выше 17 метров в секунду, то лучше остаться дома, а уж если 24,5 метра в секунду, это уже опасный сигнал, надвигается разрушительный шторм.

Если направление ветра научились определять в незапамятные времена с помощью первых флюгарок, то силу ветра, его скорость долгое время определяли на глаз, по колебанию ветвей деревьев, наклону дыма. Впрочем, и на основе этих наблюдений, а именно  по волнению в открытом море в 19 веке адмиралом Бофортом была изобретена 12-балльная шкала, начиная с полного штиля и заканчивая ураганом. Шкала оказалась настолько удачной, что ей до сих пор пользуются в морской навигации. Измерить силу ветра приборами же долгое время не представлялось возможным, потому что подобных просто не существовало.

Один из первых подобных приборов был придуман  Робертом Гуком, это был флюгер с металлической пластиной-стрелкой и 12-балльной шкалой того же Бофорта. Ветер дул, стрелка отклонялась и показывала, какой силы ветер на улице или в море. Изобретение Гука стало прообразом флюгером Генриха Вильда, который он придумал в конце 19 века, кстати, это ещё один прибор, который в практически неизменённом виде используется в настоящее время на современных метеостанциях. Говорят, что и Гук и Вильд подглядели идею у великого Леонардо, но кто ж теперь возьмётся судить….

Ветромеры Гука и Вильда с появлением электричества эволюционировали в анемометры. Первым анемометром можно назвать мельницу Комбеса с её электрической градуировкой, немного её видоизменив, доктор Джон Томас Робинсон придумал чашечный анемометр, вполне надежный для измерения скорости ветра.

Кроме флюгера Вильда и электрических анемометров на русских метеостанциях в начале 20-го века стали ставить прибор, называемый анемограф Мунро. Он состоял из анемографа доктора Робинсона, флюгера и регистратора. Ветер дул, флюгер отклонялся, чашки весело крутились, а латунные перья чертили на вращающемся барабане линии, фиксируя все изменения направления и скорости ветра.   

………………………………………………………………..


Диктор (ЗК)

Ещё один способ достаточно информативно судить о силе ветра - это наблюдение за облаками. В 19-ом веке отмечали их вид и количество, измеряли направление и скорость движения с помощью зеркал Финемана. Они позволяли точно определять направление, а вот скорость была очень приблизительной, хотя для этого использовали тригонометрический принцип с двумя базисами, говоря проще — с двумя наблюдателями на разных точках.

Прорыв в измерении силы ветра на больших высотах произошёл с помощью русского учёного Михаила Поморцева, он предложил использовать прибор, состоящий из теодолита с магнитной стрелкой и солнечных часов Флеше. Так появился нефоскоп, за изобретение которого Поморцев получил  премию от Русского технического общества. Нефоскопы и сейчас стоят на многих метеостанциях, хотя чаще используется их праправнук —  фотограмметр, но в основе лежит аналогичный принцип.

…………………………………………………………………

Диктор (ЗК)

Круговорот воды в природе тоже издавна волновал человечество, количество влаги в воздухе тоже. Его измеряли, сравнивая один и тот материал, чаще всего волокна, нитки, струны, китовый ус или соль, в сухом и влажном состоянии. Пользуясь этим свойством, первый гигроскоп сделал  Николас де Куза, в основе его механизма была шерсть. Гораздо большей точностью и чувствительностью обладал гигрометр швейцарского геолога и альпиниста Ораса де Соссюра, в качестве основного элемента в приборе использовался обезжиренный человече¬ский волос, удлиняющийся при повышении влажности воздуха. Опять же гигрометр Соссюра используется метеорологами по сей день, он даёт погрешность всего в 2.5%.

Другой принцип лежал в гигрометре Даниеля, в его приборе блестящий предмет охлаждали до тех пор, пока он не покроется росой, затем определяли температуру, при которой это происходит. Эта температура и была точкой росы.

Более точный прибор для измерения влажности воздуха появился в 1799 году, его отцом можно смело назвать физика Джона Лесли. Он придумал соединить в одном корпусе два термометра, «сухой» и «смоченный», по разнице их показаний высчитывалась искомая величина. Современный вид психрометру в 1825 году придал немецкий учёный Август, с той поры психрометры мало изменились.


Кроме влажности воздуха людей интересовало испарение влаги. Приборы для определения интенсивности испарения назвали эвапорометрами или весовыми испарителями. На русских метеостанциях активно применялся весовой испаритель вышеупомянутого изобретателя флюгера Генриха Вильда. Латунная чаша с водой была уравновешена тяжелой стрелкой. Передвижение стрелки по шкале на 1 деле¬ние соответствовало испарению из чашки слоя воды в 200 микрон.

……………………………………………………………


Диктор (ЗК)

Один из самых неприхотливых и незаметных приборов на метеостанции — дождемер, представляющий собой подобие обычного ведра с мерными делениями. Таким образом, количество выпавших осадков можно измерять толщиной слоя воды, который образовывался на горизонтальной водонепроницаемой поверхности.

Зато один из самых красивых и интересных приборов на каждой метеоплощадке — гелиограф. Он служит для регистрации интенсивности и продолжительности солнечного сияния в течение дня. Стеклянный шар-линза собирает солнечные лучи, фокусирует их и направляет на вогнутую ленту. На ленте нанесены часовые деления. Если солнце не закрыто облаками, то в результате суточного движения солнца на ленте прожигается прямая полоса. При покрытии солнца облаками - прожог становится слабым или вообще прекращается. По суммарной длине прожога на ленте определяется продолжительность солнечного сияния в часах за сутки.

……………………………………………………………….


Диктор (ЗК)

Ну и, конечно, говоря о метеоприборах, нельзя обойти вниманием пиргелиометры – устройства для измерения солнечного излучения, лучистой энергии и радиации. Одним из первых подобных приборов стал пиргелиограф Ангстрема.  В нём приёмниками служили две одинаковые зачернённые пластинки. Одна из них устанавливалась на солнце, другая наоборот затеня¬лась, потом они менялись местами. Разница температур пластинок определялась с помощью термо¬метров. Величина полученной лучистой энергии определялась по времени, в течение которого восстанавлива¬лась разность температур. К сожаленью, прибор оказался неточным.


Новый виток в развитии изучения солнечной радиации начался благодаря русским учёным Хвольсону и Михельсону. Орест Данилович Хвольсон сделал свой прибор по образу и подобию устройства Ангстрема, только вместо пластинок стал использовать поочерёдно затеняемые термометры с зачернёнными шариками. Приборы Хвольсона были точнее всех своих предшественников, применя¬лись в Павловской обсерватории около 10 лет, но из-за сложности и хрупко¬сти широкого применения не получили.

Ещё одними разновидностями пиргелиографа стали устройства Владимира Михельсона.  В ледяном аб¬солютном пиргелиометре под воздействием солнечных лучей таял лёд. А в биметаллическом пиргелиографе тонкую пластинку гнула солнечная радиация. Этот прибор получил заслуженную оценку и использовался вплоть до недавнего времени. 

……………………………………………………………………

Диктор (ЗК)

Возвращаясь к началу разговора о российской школе метеорологии никак нельзя обойти вниманием Михаила Ломоносова, человека который привил эту науку на русской земле. Собственно говоря, и название науки – «метеороло¬гия», и термин — «атмосфера», и слова —  «термометр», «баро¬метр», «гигрометр» были  введены в русский научный язык именно Ломоносовым. Он, как никто другой, понимал, какую пользу может принести изучение небесных явлений и предсказание погоды. Как Ломоносов писал в своей оде: «Наука лёгких метеоров, премены неба предвещай. И бурный шум воздушных споров грёз верны знаки предъявляй».

В своей книге  «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» он пытался разобраться в природе возникновения молнии, летающих огней и северного сияния, по-своему объяснял строение атмосферы. Михайло Васильевич сам проводил метеонаблюдения и занимался конструированием нужных приборов. Среди них совершенно нечувствительный к морской качке барометр и анемометр собственного изобретения с крыльчатым колесом.

В своём доме Ломоносов устроил первую в мире метеостанцию с самописцами, где он проводил свои наблюдения. Такую же станцию он построил и в своем имении в Усть-Рудице. Мечтой Ломоносова была сеть подобных станций, работающих по всей стране, но как это часто бывает, при жизни учёного смелые идеи осуществлены не были, и мысли русского гения начали претворяться в жизнь лишь спустя столетие.

……………………………………………………………………………

Диктор (ЗК)

Второе яркое имя в истории российской метеорологии — Дмитрий Менделеев. Именно ему пришла мысль наблюдать полное солнечное затмение и солнечную корону с аэростата. Предполагалось, что в воздушном шаре будет два человека: Менделеев и пилот-аэронавт, но накануне отлёта шар намок и стал способен поднять только одного.

Вообще-то, эксперимент не удался, аэростат поднялся недостаточно высоко, да и солнце было закрыто облаками. Впрочем, это не помешало Менделееву вести дневник, где он   отмечал показания анероида, термометра и барографа. В итоге шар проделал путь около 100 км и поднялся на высоту около 4 километров, полёт продлился 3 часа.

Сам учёный оценивал свой полёт довольно скептически: «Если бы мой полёт из Кли¬на, ничего не прибавивший в отношении к знанию «короны», послужил бы к возбужде¬нию интереса метеорологических наблюдений с аэростатов внутри России. Если бы он, кроме того, увеличил общую уверенность в том, что летать на аэростатах можно с удобст¬вом даже новичку, тогда бы я не напрасно летал по воздуху 7 августа 1887 года».

Полётом на воздушном шаре вклад Менделеева в развитие метеорологии не ограничивается. Учёный изобрёл удивительно точный дифференциальный газовый барометр и барометр на основе ртути, это давало возможность определять весь¬ма малые различия в давлении с достаточной точностью.

Именно Менделеев, продолжая идея Ломоносова, предложил посылать в верхние слои атмосферы воздушные шаров с приборами-самописцами. Этот способ спустя некоторое время произвел в аэрологических исследованиях настоящую революцию. Специальные аэрологические самопис¬цы, способные работать в полёте без участия человека, и приборов, следящие с земли за воздушным шаром избавили человечество от необходимости под¬ниматься в атмосферу.

………………………………………………………………………………


Диктор (ЗК)

Наряду с Ломоносовым, Менделеевым, Вильдом и Поморцевым славу российской метеорологии составляет и изобретатель радио Александр Попов. Сконструированный им «грозоотметчик», установленный в Павловской обсерватории до 1915 года регистрировал грозовые разряды на расстоянии до 30 километров. Чем помог изучению такого явления как атмосферное электричество. Ведь как подсчитано, на земном шаре ежесуточно происходит около 44 тысяч гроз, сверкают около 100 молний в секунду.  И многие из них сулят человеку опасность.

………………………………………………………………………………….

Диктор (ЗК)

К сожалению, со всеми своими техническими достижениями человек ещё не может в полной мере предугадывать поведение капризной природы. Особенно это заметно в последнее время. Аномальные морозы, наводнения и извержения вулканов говорят о том, что стихия ещё не раз преподнесёт сюрпризы. И всё же, несмотря на скепсис, каждый из нас выходя утром на работу, включает радиоприёмник в надежде на то, что прогноз погоды на сегодня будет хорошим.