История развития метеорологии как науки

История развития метеорологии как науки

1

Содержание:

Введение.

История развития метеорологии как науки.

II.I. История науки.

II.II. Средние века

II.III. Первые метеорологические приборы.

II.IV. Первые шаги климатологии.

II.V. Первые ряды инструментальных наблюдений и возникновение сетей метеорологических станций.

II.VI. Возникновение метеорологических институтов.

Заключение.

Литература.

I. Введение

На всем протяжении истории человечества развитие науки было одним из элементов этой истории. Уже с той далекой и темной для нас эпохи, когда первые зачатки человеческого познания воплотились в древнейших мифах и в обрядах первобытных религий, мы можем проследить, как вместе с общественными формациями, в тесной связи с ними. Развивались и естественные науки. Они зарождались из повседневной практики земледельцев и пастухов, из опыта ремесленников и мореплавателей. Первыми носителями науки были жрецы, предводители племен и знахари. Лишь античная эпоха увидела людей, имена которых прославили именно занятие наукой и обширность их познаний - имена больших ученых.

О радуге, нижняя часть которой кажется погруженной в море, повествует «Илиада»:

«…ветроногая с вестью помчалась Ирида

на расстоянии, равном меж Имбром крутым и Самосом,

прыгнула в темное море…».

В «Книге пути и добродетели» (около VI в. до н.э.), которую ранее приписывали китайскому философу Лао Цзы, мы читаем: «Крепкий ветер длится в течение всего утра, сильный дождь не продолжается весь день».

Индийская героическая поэма «Махабхарата» в ярких красках описывает вторжение летнего муссона в Индию: «…и когда Кадру так восславила великого владыку, разъезжавшего на светло-желтых конях (Индру, бога грозы и грома), тот покрыл тогда все небо громадами синих облаков. И те облака, сверкающие молниями, непрерывно и сильно грохоча, как бы браня друг друга, стали проливать воду в большом изобилии. И следствии того, что чудесные облака постоянно изливали неизмеримые массы воды и страшно грохотали, небо словно разверзлось. От множества волн, от потоков воды небесный свод, оглашаемый раскатами грома, превратился точно в пляшущий эфир… И земля кругом наполнилась водой».

Немного дальше там повествуется о пыльных бурях индии: «Гаруда (легендарный царь пернатых) …расправил свои крылья и взлетел на небеса. Могучий, он прилетел к нишадам… Собираясь уничтожить тех нишадов, он тогда поднял огромную тучу пыли, которая достигла до небес».

Коран в суре ХХХ утверждает: «…бог посылает ветры, и они гонят тучу: он расширяет ее по небу, сколько хочет, вьет ее в клубы, и ты видишь, как льется дождь из лона ее…».

Первые письменные памятники, дошедшие до нас, относились к временам, когда явления природы трактовались как знаки божественной воли. Жрецы древних религий были иногда первыми учеными далекой древности. Благодаря им религия крепко держала в подчинении первые проблески научной мысли. Она заставляла считать, чо божество - неограниченный властелин не только над человеком, но и над свей окружающей природой.

Мысль о том, что мир управлялся божественным произволом, исключая науку в подлинном смысле слова, так же как и всякую попытку найти и формулировать какие-либо законы природы. Когда греческая античная наука еще только зарождалась, Пифагору (род.570 г. до н.э.) уже пришлось ограничить власть божества, сказав, что «Бог всегда поступает по правилам геометрии».

В области метеорологии первая закономерность, которая была известна, конечно, с незапамятных времен, был годовой цикл погоды. Сказания древних славян не раз упоминали о постоянной борьбе доброго и злого начала, лета и зимы, света и тьмы, Белобога с Чернобогом. Этот мотив нередко встречается и в преданиях других народов. «Работы и дни» Гесиода (VIII в. до н.э.) повествует, как вся жизнь греческого землевладельца связана с движением солнца и светил:

«Лишь на востоке начнут восходить Атлантиды-Плеяды,

Жать поспешай, а начнут заходить - за посев принимайся».

«Месяц очень плохой Ленеон, для скотины тяжелый.

Бойся его и жестоких морозов, которые почву

Твердою кроют корой под дыханием ветра Борея…»

«Вот пятьдесят уже дней наступает после солноворота (летнего),

И наступает конец многотрудному, знойному лету,

Самое здесь-то и время для плавания: ни корабля ты

Не разобьешь, ни людей не поглотит пучина морская…

Море тогда безопасно, а воздух прозрачен и ясен…

Но воротиться обратно старайся как можно скорее,

Не дожидайся вина молодого и ветров осенних

И наступленья зимы и дыханья ужасного Нота.

Яро вздымает он волны…».

Упоминание о годовом цикле погоды сыграло особую роль в создании первых метеорологических записей древности.

Уже со времен астронома Метона (около 433 г. до н.э.) в греческих городах выставлялись в общественных местах календари с записями о явлениях погоды, сделанных в предыдущие годы. Эти календари назывались парапегмами. Некоторые из этих парапегм дошли до нас, например в трудах известного александрийского астронома Клавдия Птоломея (род. Примерно в 150 г. до н.э.), римского землевладельца Колумеллы и других писателей древности. В них мы находим большей частью данные о ветрах, осадках, холодах и о некоторых фенологических явлениях. Так, например, в александрийской парапегме много раз отмечено появление южных и западных ветров (что не согласуется с фактом преобладания там северных ветров в наше время). Сильные ветры (бури) наблюдались в Александрии преимущественно в зимнее время, как и теперь. Записи о дождях (примерно 30 случаев в год) и грозах встречаются во все месяцы, что очевидно, не характерно для Александрии с ее безоблачным, сухим летом. Сравнительно частые указания на туман летом подтверждает еще раз, что в парапегмах были отмечены главным образом выдающиеся, исключительные события. В них нельзя видеть ни систематический дневник погоде, ни климатологическую сводку в современном понятии.

Китайская классическая литература содержит некоторые фонологические сведения, которые дают представление о погоде прошлых веков. Так, в «Книге обычаев» Ли Ки имеется целая глава о сельскохозяйственном календаре, восходящая примерно к III в до н.э. В книге Чоу Кунга, написанной по-видимому, незадолго до нашей эры, указано, что цветение персика происходило тогда 5/III по нашему календарю (ныне, например в Шанхае, в среднем 25/III), прилет домашней ласточки наблюдался 21/ІІІ (ныне в Нинг-По в середине марта), а ее отлет21/ІХ. Помня, что в наше время ласточка в Шанхае остается лишь до августа, мы видим, что эти записи указывают на более теплый климатический период. В китайских летописях мы находим также довольно многочисленные сведения о морозах, снегопадах, наводнениях и засухах. Последние были особенно часты в IV и VI-VII вв. н.э. Средняя дата позднейшего за каждые 10 лет снегопада в эпоху южной династии Сунь (1131 - 1260 гг.) была 1/IV - приблизительно на 16 дней позднее, чем, например, в десятилетие 1905 - 1914 гг. Первые опыты прогноза погоды по местным признакам были начаты весьма давно. В китайской «Книге песен» (Шицзин), относящейся к периоду Чжоу (1122 - 247 гг. до н.э.), приводится примета: «если во время восхода солнца на западе видна радуга, то это значит, что вскоре будет дождь». Довольно много подобных признаков мы находим у греческого естествоиспытателя Теофраста из Эреза (380 - 287 гг. до н.э.), ученика Аристотеля. Теофраст писал, что «…знаки дождя, ветра, бурной и ясной погоды мы описали так, как нам удалось их постичь. Часть их мы наблюдали сами, часть - узнали у других достойных доверия людей». Так, например, надежным признаком дождя, по Теофрасту, является пурпурно-золотистая окраска облаков перед солнечным восходом. Такое же значение имеет темно-красный цвет неба при заходящем солнце, появление полос тумана на горах и т.д. Многие приводимые им приметы основаны на поведении птиц, животных и пр.

В классической стране правильной смены сезонов - Индии - наблюдение за большими и длительными аномалиями погоды уже давно было использовано для предсказания ее. Мы не знаем точно, к каким векам восходят первые попытки предсказать хороший или плохой летний муссон - основу благосостояния или неурожая в Индии, но они, очевидно, были сделаны очень давно.

Многочисленные записи о погоде и климате мы находим в книге «История Армении» Мовсеса Хоренаци (V в. н. э.). Этот историк повествует о легендарном витязе Гайке (олицетворяющем, очевидно, Армению), который «поселился среди морозов». Он «не захотел смягчить холод оцепенелого своего гордого нрава» и, подчинившись вавилонским царям, жить в их теплой стране. В легенде о Семирамиде, покорившей Армению, говорится, что она решила построить на берегах оз. Ван «…город и дворец в этой стране, где такой умеренный климат…и проводить четвертую часть года - летнее время - в Армении».

В описываемых Хоренаци исторических эпизодах упоминается о влажности воздуха и частых туманах Аджарии, о снегопадах, сильных ветрах и метелях Армянского нагорья и пр. В конце книги при перечислении причин упадка страны к ним автор относит неблагоприятный климат - «…ветры, приносящие летом суховей и болезни, облака, мечущие молнии и град, дожди, несвоевременные и беспощадные, погода суровая, порождающая иней…».

Индийский астроном Вараха-Михира (V в. н. э.) в соей книге «Большое собрание» систематизировал признаки, по которым можно было задолго предсказать обилие ожидаемых муссонных дождей, сгруппировав эти признаки по индусским лунным месяцам. Предвестниками хорошего сезона дождей, согласно Вараха-Михира, являлись: в октябре - ноябре (его деление года на месяцы не совпадало с нашим) красная заря утром и вечером, гало, не очень большое количество снега; в декабре - январе сильный ветер, большой холод, тусклые солнце и луна, плотные облака при восходе и заходе солнца; в январе - феврале сильные сухие шквалы, плотные облака с гладкими основаниями, разорванное гало, медно-красное солнце; в феврале - марте облака, сопровождающиеся ветром и снегом; в марте --апреле молния, гром, ветер и дождь.

К сожалению, проверка этих признаков, имеющих столь почтенную давность, еще не сделана. Вараха-Михира указывал, что если все благоприятные признаки, указанные выше наблюдаются, то число дней с дождем (в переводе на наш календарь) в мае будет 8, в июне 6, в июле 16, в августе 24, в сентябре 20, в октябре 3. Индийский метеоролог Сен сообщает, что интенсивный муссон 1917 г. дал, например, гораздо меньшее число дней с дождем - соответственно 5, 6, 12, 13 и 5 дней.

Наибольших успехов, систематичности и ясности наука древности достигла в античной Греции, прежде всего в Афинах. Благодаря своим колониям, распространившимся, начиная с VI в. до н.э., по Средиземному и Черному морям, от Марселя до современных Феодосии и Сухуми, греки смогли познакомиться с культурой западного мира того времени. Они восприняли многое от своих предшественников - египтян и финикийцев, но сумели из сравнительно отрывочных элементов создать уже науку в современном понимании слова. Греки уделили большое внимание собранному прежде материалу, проявили умение глубоко проникать в существо вещей и находить в них самое важное и простое и способность к абстракции. Естественные науки у них были тесно связаны с философией. В то же время великие философы, например Пифагор и Платон, видели в математике (и особенно в геометрии) ключ к истинному общему познанию.

Метеорологические наблюдения древних народов и их наследников греков привели их к изучению и физических закономерностей природы. Тепло и холод, свет и тьма, их регулярная смена и взаимная зависимость были первыми физическими понятиями древности. В течение веков физика не была отделена от метеорологии.

Первая книга об атмосферных явлениях была написана одним из самых крупных ученых античной Греции Аристотелем (384 - 322 гг. до н.э.) под названием «Метеорология». Она составляла, как полагал Аристотель, существенную часть общего учения о природе. Он писал в начале книги, что «…остается рассмотреть еще ту часть, которую предшествовавшие авторы называли метеорологией». Отсюда видно, что эта наука получила свое название еще задолго до Аристотеля и что он, вероятно, использовал многие прежние наблюдения, приведя их в систему.

Первая книга «Метеорология» трактовала о явлениях, происходящих, по мнению автора, в верхних слоях атмосферы (кометах, падающих звездах и пр.), а также о гидрометеорах. Верхние слои , как полагал Аристотель, являлись сухими и горячими, в отличие от влажных нижних слоев.

Вторая книга была посвящена морю, снова ветрам, землетрясениям, молнии и грому. Третья - описывала бури и вихри, а также световые явления в атмосфере. Четвертая книга была посвящена «Теории четырех стихий». Содержание «Метеорологии» показывает, что греки времен Аристотеля бели знакомы со многими важнейшими метеорологическими явлениями. Они были столь наблюдательны, что имели ясное представление даже о северных сияниях. Аристотель знал, что град образуется чаще весной, чем летом, и чаще осенью, чем зимой, что, например, в Аравии и Эфиопии дожди выпадают летом, а не зимой (как в Греции), что «молния кажется опережающей гром, потому что зрение опережает слух», что цвета радуги всегда одни и те же что и во внешней, более слабой радуге, они расположены в обратном порядке, что роса образуется при слабом ветре и т.д.

Великий ученый не чуждался и экспериментального метода. Так, он делал попытку доказать, что воздух имеет вес. Он нашел, что надутый пузырь тяжелее пустого; это, казалось, дало ему требуемое доказательство (принцип Архимеде был ему неизвестен), но факт, что не надутый пузырь тонет в воде, а надутый плавает, снова увлек Аристотеля от истины и привел его к странному, на современный взгляд, понятию об абсолютной легкости воздуха.

APAKTIAS

Аристотель пытался понять процессы, происходящие в атмосфее. Так, например, он писал, что «… жидкость, окружающая землю, испаряется лучами солнца и теплом, которое приходит сверху, и поднимается вверх… Когда тепло, которое ее подняло, ослабевает, …охлаждающийся пар сгущается и снова становится водою».

Он полагал, что вода замерзает в облаках «…потому, что из этой области выпадает три вида тел, образованных охлаждением, - дождь, снег и град». Аналогично он отметил, что град более част летом в жарких местностях, потому что «тепло там отталкивает облака дальше от земли».

Можно сказать без колебания, что первым камнем фундамента науки о погоде была старая идея о тесной связи погоды с направлением ветра. Об этой связи Аристотель писал: «Апарктий, Траский и Аргест (примерно северный, северо-северо-западный и западно-северо-западный ветры, рис.1), рассеивая плотные облака, приносят ясную погоду, по крайней мере когда они не слишком плотны. Их действие иное, если они не столь сильны, сколь холодны, ибо они вызывают сгущение (паров) раньше, чем они рассеют другие облака. Аргест и Эвр (востоко-юго-восточные) - сухие ветры, последний сух лишь вначале и влажен в конце. Мез (северо-северо-восточный) и более всех Апарктий приносят снег, ибо они самые холодные. Апарктий приносит град, так же как Траский и Аргест, Нот (южный), Зефир (западный) и Эвр горячи. Кайкий (востоко-северо-восточный) покрывает небо мощными облаками, при Липсе (западо-юго-западным) облака не так мощны…».

Аристотель пытался дать объяснение этим свойствам ветров; «…бывает больше ветров, приходящих из северных стран, чем ветров, приходящих с полуденных. Гораздо больше дождя и снега приносится от этих последних, ибо они под солнцем и расположены под его путем».

Идея о ветрах как о правителях погоды приняла художественную форму в так называемой «Башне ветров», сооруженной в Афинах Андроником Киррестом во II в. до н.э. На скульптурной фризе восьмиугольной башни изображены соответствующие ветры в виде мифологических фигур с атрибутами, характеризующими приносимую этими ветрами погоду. На башне железный флюгер с жезлом указывал откуда дует ветер.

В эпоху последовавшую за веком Аристотеля, завоевания его воспитанника Александра Македонского открыли для греков целый новый мир на востоке - до границ Индии и берегов Сыр-Дарьи, где была построена Александрия Дальняя. В своих походах греки познакомились с восточными морями (Персидским заливом и Аравийским морем) и с их муссонами, которые впервые описал полководец Александра. Преемники Александра основали в Египте, в Александрии, второй центр эллинистической науки, где была создана своеобразная академия того времени - александрийский «Мусейон» (музей). Здесь зародились современная география и составление географических карт. Глава Мусейона Эратосфен из Кирены (275 - 194 гг. до н.э.) первый определил размеры земного шара, причем настолько правильно, что его измерения были уточнены лишь в конце XVIII в. Здесь же Ктезибий (около 250 г. до н.э.) и Герон Александрийский (около 120 - 100 гг. до н.э.) впервые изучили упругую силу воздуха и использовали ее для многих мелких механизмов - воздушных насосов и пр. Наблюдали они также тепловое расширение воздуха и водяного пара.

В эту эпоху не прекращались и наблюдения за ветрами в различных местах бассейна Средиземного моря. Плиний Старший (23 -79 гг. н.э.) упоминал о двадцати греческих ученых, собравших наблюдение за ветрами.

Описания свойств различных ветров Плиний в известной мере заимствовал у Аристотеля (рис.2). однако он уже ясно представлял себе, что эти свойства зависят от широты. «Есть два ветра, - писал он, - которые изменяют свою природу, попадая и иные страны. В Африке Аустер (южный ветер) приносит теплую погоду. Аквилон - облачную» ( в Италии их свойства как раз обратны).

SEPTENTRIO

CINCIUS AQUILO

CORUS CAECIAS

FAVONIUS SUBSOLANIUS

AFRICUS VOLTURNUS

LIBONOTHUS PHOENIX

Страницы: 1, 2