Какова зависимость погодных условий от космических объектов?

Наука и жизньНаука

Что влияет на погоду?

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов

Лаборатория метеоролога. Иллюстрация из книги «Физика и метеорология, общепонятно изложенные Коппе», 1860 год.

Погода интересует почти всех, как сейчас, так и 130 лет тому назад. Так что появление заметки в «Науке и жизни», рассказывающей о причинах, влияющих на погоду, совершенно понятно. Её автор упомянул, что «состояние погоды зависит от весьма многих, большей частью местных, причин», но при этом подчеркнул, что «объяснять их подробно не входит в программу» заметки, видимо, посчитав их общеизвестными. Жаль. Было бы очень интересно сравнить эти общеизвестные тогда воззрения с современными.

Роль теплового излучения Солнца, прогревающего Землю в разных местах до разных температур и создающего тем самым области с разным давлением, к этому времени уже была давно известна. Как и то, что разность давлений порождает ветер. Знали метеорологи и о влиянии на погоду местных условий: ландшафта, лесов и водных пространств. А вот понимание того, что погода определяется не только условиями в данной местности, но и тем, что происходит на огромных пространствах, пришло лишь во второй половине XIX века. Впрочем, первым, кто в 1826 году составил синоптическую карту, нанеся атмосферное давление на географическую карту, и открыл циклон, стал немецкий метеоролог Вильгельм Брандес (1777—1834). Он же указал на связь циклонов с плохой погодой (эта гипотеза — как оказалось впоследствии, не совсем верная — продержалась около ста лет). Однако реальное рождение синоптической метеорологии — науки, занимающейся прогнозированием погоды, произошло несколько позднее.

Синоптическая карта Европы, 9 декабря 1887 года. Иллюстрация из книги «Meyers Konversations-Lexikon», 1890 год.

13 ноября 1854 года страшная буря пронеслась над Великобританией, причинив значительные разрушения и выбросив на берег в проливе Святого Георга английский корабль. Через несколько часов буря свирепствовала в Средней Европе, а через сутки принесла большой ущерб французскому флоту на Чёрном море. Возглавлявший Парижскую обсерваторию знаменитый астроном Урбен Леверье (1811—1877), предсказавший существование Нептуна, заподозрил, что это одна и та же буря. Он поручил Эммануэлю Лиэ собрать всю информацию о наблюдениях за атмосферой 12—15 ноября и сравнить их. Для удобства тот нанёс найденные данные на географическую карту и показал, что это, действительно, была одна и та же буря, прошедшая почти по прямой через всю Европу. Астрономы поняли, что имей они такую информацию изначально, то по телеграфу могли бы предупредить флот об опасности. Так родилась идея прогноза погоды. Уже в феврале 1855 года Леверье подготовил доклад Наполеону III о перспективах создания централизованной метеорологической сети наблюдений с передачей сведений по телеграфу и составил первую карту погодной обстановки по данным, полученным в реальном времени. Постепенно такие карты, на которые наносили данные о температуре, давлении, влажности воздуха, силе и направлении ветра, облачности, осадках, стали важнейшим инструментом изучения и предсказания погоды.

В 1854 году в Великобритании было создано первое метеобюро. Его возглавил «отец» синоптической метеорологии контр-адмирал Роберт Фицрой (1805—1865), бывший командир экспедиции на корабле «Бигль», в которой принимал участие Чарльз Дарвин. Именно Фицрой придумал термин «прогноз погоды». В 1862 году была опубликована его «Книга о погоде». Уже в 1865 году она вышла на русском языке под названием «Практическая метеорология контр-адмирала Фицроя». «Мы живём в воздушном океане, все изменения погоды зависят от солнечного излучения, — писал он во введении. — Нужно помнить, что состояние воздушного океана скорее говорит о будущей погоде, чем о погоде в настоящий момент». К сожалению, принятая в то время точка зрения на обязательную связь циклонов с плохой погодой привела к трагедии: став объектом травли за неверные прогнозы, Фицрой покончил с собой.

К 1890 году метеорологи уже поняли ключевое влияние на погоду движения больших масс воздуха. Важную роль в этом сыграл, пожалуй, самый крупный метеоролог XIX века немец Генрих Дове (1803—1879), который стал анализировать не только распределение давления и ветров, но и температуры. Его учеником был российский метеоролог Александр Иванович Воейков (1842—1916). На основе данных российской сети метеостанций, создававшейся с 1849 года, он выявил связи между географической обстановкой и климатом и обосновал многие положения современной климатологии. Вращение Земли (сила Кориолиса) приводит к закручиванию движущегося воздуха вправо в Северном полушарии и влево в Южном. Воздух (вихрь), вращающийся вокруг перемещающейся области минимума давления, получил название циклона, а вращающийся вокруг области максимума — антициклона. В центре циклона имеется восходящий поток. Воздух, насыщенный водяным паром, поднимается вверх, что приводит к образованию облаков и осадков. В центре антициклона, наоборот, наблюдается нисходящий поток воздуха, что приводит к ясной и тихой погоде. В умеренных широтах средний диаметр циклона около 2000 км, антициклона — 4000 км.

Однако время современного фронтального анализа наступило только в 1920-е годы, когда норвежские метеорологи обнаружили связь циклона с тремя типами погоды. Циклон образуется тремя разными воздушными массами (всего их четыре: арктические, антарктические, тропические и экваториальные). Эти воздушные массы разделены зонами, которые назвали атмосферными фронтами. Именно атмосферные фронты формируют мощные облака, дающие интенсивные осадки.

Метеорологи Бюро прогнозов США. Начало XX века.

Антициклон, долго ассоциировавшийся с хорошей погодой, тоже оказался не прост. У него обнаружился ещё и второй тип погоды. А выяснилось это с развитием в начале XX века авиации, для которой в то время облачность была очень опасна. Когда лётчики столкнулись с тем, что в антициклонах не всегда хорошая погода, то поставили синоптикам задачу лучше их изучить. Вот тогда норвежцы открыли, что в антициклонах небо может быть затянуто сплошным слоем облаков со слабыми осадками. Надо сказать, что о взаимодействии циклонов и антициклонов задумывался в 1850-е годы ещё Фицрой, но ему тогда не поверили.

На этом краткий экскурс в историю синоптической метеорологии закончен. Как уже было сказано, обо всём этом в заметке речь не идёт. В ней автор решил остановиться на возможном влиянии на погоду более экзотических «космических причин». Разберём их подробнее и мы.

Луна

Выводы автора о крайне малом влиянии гравитации и отражённого света Луны на параметры атмосферы совершенно верны и нами обсуждаться не будут. В настоящее время признано, что Луна не влияет на погоду. От звёзд и Луны и поступает энергии в 30 миллионов раз меньше, чем от Солнца. Тем не менее, противореча предшествующим выводам, автор заметки в «Науке и жизни» № 13 за 1890 год пишет также о зависимости количества дождей, силы и направления ветра от фаз Луны. И это не его выдумки: статьи с подобной информацией публиковались тогда в метеорологических журналах. Судя по всему, такие сообщения были связаны с недостаточной длительностью и, соответственно, количеством измерений. Это похоже на бросание монетки: подбросив её небольшое число раз, мы можем получить значительное превосходство выпавших орлов над решками или наоборот. Например, из 10 раз вполне может выпасть 6 орлов и 4 решки. Однако не следует из этого делать вывод, что орлы выпадают в полтора раза чаще решек. Чем большее число раз мы будем бросать монету, тем ближе будут доли выпавших орлов и решек к одной второй, показывая равную вероятность исходов. Поэтому наблюдения за прошедший с той поры век позволили сделать однозначный вывод о том, что фазы Луны на погоду не влияют.

Кроме того, статистическое исследование в то время часто проводилось только для одной метеорологической станции. Но ведь если Луна влияет на погоду, то это влияние должно быть одинаково на всей «подлунной» территории. Поэтому для расчётов надо было использовать данные большого числа станций. Тогда, получив в одно и то же время в одних местах некоторое преобладание дождей, а в других — ясной погоды, можно сделать вывод об отсутствии влияния Луны. Сейчас, при наличии большого числа станций и компьютерной обработке данных, это установлено однозначно. Заметим, что каждый легко может убедиться сам, что погода не имеет строгой периодичности (повторяемости), которую имеют фазы Луны.

Кстати, ещё в XVIII веке иезуит Лоран Беро (1702—1777) в докладе Французской академии наук привёл убедительные доказательства отсутствия связи между погодой и фазами Луны. Позднее к такому же выводу пришёл в 1833 году известный французский физик и астроном Франсуа Араго (1786—1853); подтвердили его и многие другие исследователи.

Но как тогда относиться к народным приметам, которые, например, говорят, что наблюдаемое полнолуние — к хорошей погоде? Наука полагает, что само по себе полнолуние не служит признаком хорошей погоды. Просто его лучше всего наблюдать в безоблачную погоду, а это говорит о её хорошем состоянии на данный момент. Поскольку резкие изменения погоды происходят не так часто, это означает, что, скорее всего, хорошая погода продержится ещё некоторое время.

Солнечные пятна

Второй рассмотренной в заметке «космической причиной» стали солнечные пятна — то возникающие, то исчезающие тёмные образования на поверхности нашего светила. Их влияние на погоду тогда оценивали неверно. Но это и неудивительно. Природа солнечных пятен и механизм их влияния на земную атмосферу в 1890 году были совершенно неизвестны. Однако ещё в 1845 году американский физик Джозеф Генри спроецировал изображение Солнца на экран и исследовал его с помощью термопары, ток через которую зависел от нагрева солнечными лучами. Так ему удалось установить, что температура пятен меньше температуры остальной поверхности. Поэтому астрономы и сделали ошибочный вывод, что с увеличением количества пятен поступающее от Солнца тепло уменьшается, а температура на Земле соответственно падает.

Такая точка зрения восходит к началу ХVII столетия, когда с помощью телескопов были впервые обнаружены пятна на Солнце. Джованни Балиани (1582—1666) тогда написал Галилео Галилею (1564—1642), что пятна на Солнце представляют собой «охладители» и при большом их числе на поверхности Солнца следует ожидать более низких температур на Земле.

Периодичность изменения числа пятен впервые заметил немецкий астроном Генрих Швабе (1789—1875) в 1843 году. Он оценил период примерно в 10 лет. В 1848 году швейцарский астроном Рудольф Вольф (1816— 1893) предложил в качестве характеристики числа пятен величину, которая получила позднее название числа Вольфа: W = k (10g + f), где g — число групп пятен на диске Солнца; f — число пятен во всех группах; k — коэффициент, определяемый условиями видимости, используемым инструментом, методом наблюдений, а также индивидуальными особенностями наблюдателя. Проанализировав данные с 1610 года (среднемесячные значения имеются с 1749 года), Вольф получил уточнённое значение периода — 11,1 года, совпадающее с современным. Числа Вольфа до сих пор служат одной из характеристик солнечной активности и используются для составления прогнозов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Цивилизация Цивилизация

Они одними из первых освоили инженерию, завели армию, монархию и дипломатию

Вокруг света
Убивают ли двигатель топливные присадки? Убивают ли двигатель топливные присадки?

Каждый день на дороги выезжают миллионы машин

4x4 Club
Переступить порог рейхстага Переступить порог рейхстага

История главного исторического здания Берлина

Наука и жизнь
Хирургические операции “на удаленке”: возможно ли это? Хирургические операции “на удаленке”: возможно ли это?

Роботические руки позволяют хирургам проводить дистанционные операции

Популярная механика
Поток метана от арктических морей: Взгляд из космоса Поток метана от арктических морей: Взгляд из космоса

Какова роль метана в потеплении Арктики?

Наука и жизнь
Пушки острова Русский: как русская батарея наводила страх на японцев Пушки острова Русский: как русская батарея наводила страх на японцев

Оборона морских портов должна быть жесткой и несгибаемой

Популярная механика
На понятном языке На понятном языке

Как появился Kotlin, и правда ли, что он идеален для программирования

Популярная механика
Как менялся стиль Роберта Паттинсона Как менялся стиль Роберта Паттинсона

Ему удалось перевоплотиться из вампира в супергероя

GQ
«Жар-птица» Арктики «Жар-птица» Арктики

Самая редкая птица Арктики — розовая чайка

Наука и жизнь
Под газом: как газотурбинные двигатели покоряли автопром Под газом: как газотурбинные двигатели покоряли автопром

Что пошло не так у этого по всем статьям крутого движка?

Популярная механика
Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
Он изменил с вашей подругой: почему это могло случиться? Он изменил с вашей подругой: почему это могло случиться?

Предательство со стороны самых близких людей всегда болезненно

Psychologies
Корпоративное добро: зачем бизнесу нужна благотворительность Корпоративное добро: зачем бизнесу нужна благотворительность

Александра Бабкина о том, чем бизнес и НКО могут быть полезны друг другу

Forbes
Дьявол в деталях: как оформляют модные магазины Дьявол в деталях: как оформляют модные магазины

Как модные бренды декорируют свои пространства?

GQ
Ядерный реактор, напечатанный на 3D-принтере. Возможно ли это? Ядерный реактор, напечатанный на 3D-принтере. Возможно ли это?

Можно ли упростить производство ядерных реакторов с помощью 3D-печати?

Популярная механика
Болит ли у собак голова? Болит ли у собак голова?

Что объясняет сгрызенный кроссовок и полтора часа воя на дверь шкафа?

Maxim
Как создавалась империя Alibaba Как создавалась империя Alibaba

Вспоминаем, как Джек Ма создавал ретейл-гиганта Alibaba Group

GQ
10 лучших триллеров на Netflix, которые стоит посмотреть прямо сейчас 10 лучших триллеров на Netflix, которые стоит посмотреть прямо сейчас

Триллеры, которые действительно заставят вас почувствовать напряжение

Esquire
Химики научились селективно замещать водород на концевом углеводородном фрагменте Химики научились селективно замещать водород на концевом углеводородном фрагменте

Новый способ получать органические молекулы из простого углеводородного сырья

N+1
Соленую воду на Марсе посчитали непригодной для жизни Соленую воду на Марсе посчитали непригодной для жизни

Поверхность Марса и его недра не подходят для существования живых организмов

N+1
Гороскоп на диване Гороскоп на диване

Татьяна Алешичева об экранизации «Светил» Элеанор Каттон

Weekend
Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти

6 способов сохранить отличную память независимо от возраста

Популярная механика
Моральный кодекс робота: можно ли привить машине ценности через книги Моральный кодекс робота: можно ли привить машине ценности через книги

Смогут ли роботы понять этические нормы, просто читая книги и новости

Популярная механика
Пользователи твиттера запустили флешмоб #МояСтыднаяИстория. Они делятся самыми неловкими историями из своей жизни Пользователи твиттера запустили флешмоб #МояСтыднаяИстория. Они делятся самыми неловкими историями из своей жизни

Самые неловкие истории из жизни пользователей рунета

Esquire
Клинт Иствуд: «Возьмитесь наконец за дело! Надерите кое-кому задницу» Клинт Иствуд: «Возьмитесь наконец за дело! Надерите кое-кому задницу»

Клинт Иствуд о правилах воспитания и ссыкливом поколении

Esquire
6 правил воспитания «трудных» подростков 6 правил воспитания «трудных» подростков

Как общаться с подростками, чтобы заглянуть им в душу и не потерять их уважение?

Psychologies
Вся правда о комбуче, или насколько полезен чайный гриб Вся правда о комбуче, или насколько полезен чайный гриб

Какие полезные вещества содержит комбуча и как она влияет на здоровье?

РБК
Под знаком луны: Marine Serre – французский бренд, о котором стоит узнать Под знаком луны: Marine Serre – французский бренд, о котором стоит узнать

Француженка Марин Серр – один из дизайнеров нового поколения

GQ
Мультиплан: безумный самолет с 1000 крыльев Мультиплан: безумный самолет с 1000 крыльев

Некоторые изобретатели верили, что чем больше крыльев в самолете, тем лучше

Популярная механика
Пленка или стекло на экран: есть ли разница и что лучше купить Пленка или стекло на экран: есть ли разница и что лучше купить

Поцарапали или разбили дисплей смартфона и хотите впредь этого избежать?

CHIP
Открыть в приложении