История изобретения метеорологических приборов

В противоположные времена года дуют, как правило, противоположные ветры; например, около времени весеннего равноденствия – кекий и вообще [ветры] к северу от летнего солнцеворота; около времени осеннего равноденствия – либ; зефир дует около времени солнцеворота летнего, а эвр – зимнего.

Обрушиваются на другие ветры и заставляют их улечься больше всего апарктии, траскии и аргесты. Ведь раз их источник [к нам] ближе всего, то и дуют они особенно часто и сильно. Потому и погоду они приносят самую ясную, что, дуя из недалека, заставляют все другие ветры утихнуть, а разгоняя собирающиеся тучи, приносят прояснение, если только не окажутся в то же время чересчур холодными. В этом случае они хорошей погоды не приносят, ибо, когда холода в них больше, чем силы, они замораживают облака, прежде чем успевают их разогнать. Кекий не приносит прояснения, потому что он поворачивает к самому себе, откуда и поговорка: «Тянуть к себе, как некий облако».

Когда уляжется один ветер, приходит очередь следующего по порядку в направлении движения Солнца, ведь, что ближе всего к источнику, скорее приходит в движение, а источник ветров движется вместе с Солнцем.

Противоположные ветры действуют либо одинаково, либо противоположным образом; например, либ и кекий, который иногда называют геллеспонтием, оба влажные, (как и эвр, именуемый [иногда] апелиотом), а аргест и эвр сухие. Эвр сух вначале, а кончает [свой путь] влажным.

Мес и апарктии – самые снежные ветры, а потому и самые холодные. Апарктии, траский и аргест приносят град. Нот, зефир и эвр – знойные ветры. Кекий заволакивает небо густыми облаками; либ приносит редкие облака. Кекий, поворачивая к самому себе и примыкая одновременно к борею и эвру, из-за своей охлажденности замораживает насыщенный [водяными] парами воздух и сгущает его в [облака], а как восточный ветер, он приносит с собой в изобилии парообразное вещество, которое гонит перед собою. Апарктии, траский и аргест приносят ясную погоду (причина этого была изложена выше). Эти ветры по преимуществу, а также мес создают молнии. Начинаясь поблизости, они холодны, а из-за холода возникает молния, ведь она выделяется при сгущении облаков. Некоторые из этих [ветров], кроме того, приносят град, и по той же причине: ведь они быстро замораживают.

Ураганы бывают главным образом осенью, но иногда и весной, это в основном апарктии, траский и аргест. Дело в том, что ураганы возникают чаще всего, когда одни ветры обрушиваются на другие, а эти-то ветры чаще всего и обрушиваются на другие. И этому [явлению] выше также было дано объяснение.

Для жителей запада этесии сменяются от апарктиев к траскиям, аргестам и зефирам (ибо апарктии… есть зефир), они начинаются с севера и кончаются далеко [на юге]; для жителей востока ветры сменяются [от северных] до апелиота.» [2.2.].

Трактат Аристотеля «Метеорологика» был для своего времени крупнейшим научным достижением, но он же является примером множества ошибок, допущенных древними греками в естествознании из-за их неспособности (а зачастую и нежелания) применять экспериментальный научный метод. Основной причиной этой неудачи было не только полное отсутствие любых измерительных приборов, но также верховенство субъективного мнения натурфилософа о природных процессах над результатами проведенных простейших наблюдений. Поэтому трактат «Метеорологика» является продуктом творчества натурфилософа, а не результатом опытов и наблюдений естествоиспытателя, к тому же Аристотель очень часто оспаривает мнения других натурфилософов, которые в действительности впоследствии оказались правильными, а красивые рассуждения Аристотеля оказались впоследствии надуманными и ложными.

Тем не менее, трактат Аристотеля «Метеорологика» имеет огромное значение в истории метеорологии. Это была самая ранняя известная попытка систематического обсуждения метеорологии как науки, и Аристотель оставался неоспоримым авторитетом в теории объяснения и предсказания погоды на протяжении более чем 2000 лет. Фактически, все труды по метеорологии вплоть до конца 16-го века основывались на трактате «Метеорологика» великого философа Аристотеля.

Литература к Главе 2

2.1. Лосев А. Ф., Тахо-Годи А. А. «Платон, Аристотель», М.; «Молодая Гвардия», 1993.

2.2. Аристотель. Собрание сочинений в 4-х томах. М.: «Мысль», 1981.

2.3. А.И Еремеева, Ф. А. Цицин «История астрономии», М.; Изд. МГУ, 1989.

2.4. Радлов Э. Л. «Эмпедокл», ст. рус.

2.5. И. Д. Рожанский «Анаксагор», М.: «Мысль», 1983.

2.6. Колчинский И. Г., Корсунь А. А., Родригес М. Г. «Астрономы: Биографический справочник», Киев: «Наукова думка», 1986.

Рисунки к Главе 2

Рис. 2.1. Карта ветров Аристотеля. Рисунок автора.

Глава 3. 1400 лет от Аристотеля до Авиценны

В течение 1200 лет после Аристотеля в метеорологии был очень незначительный прогресс. Большие усилия были посвящены атмосферной оптике, но основная часть работ ученых, занимавшихся метеорологией, представляла собой лишь комментарии к трактату Аристотеля. Однако было несколько ученых, которые развили его идеи, особенно в тех областях, которым сам Аристотель не уделил должного внимания.

Одним из них был его ученик Теофраст из Эреса (ок. 371—287 гг. до Р.Х.), который в основном занимался ботаникой, но также написал трактат о погодных явлениях «De Signis Tempestatum» и трактат «De Ventis» о ветрах (названия латинские). Вся последующая практика прогнозирования погоды с помощью эмпирических правил восходит к этим трактатам Теофраста. Теофраст приводит около восьмидесяти различных признаков дождя, сорок пять признаков ветра, пять признаков шторма, двадцать четыре признака ясной погоды и семь признаков погоды за период длительностью год или меньше года.

Рассматривая картину погоды, Теофраст придерживается общего принципа изложения материала, понятного из следующих цитат [3.1.]:

«Мы записали признаки дождя, ветров, бурь и ясной погоды следующим образом, насколько это было в наших силах, некоторые из которых мы наблюдали сами, другие мы взяли у людей с немалой репутацией».

«Признаки дождя, по-видимому, следующие: когда на рассвете, перед восходом солнца есть явный признак покраснения, – это обычно указывает на «дождь» либо в тот же день, либо в течение трех дней. Другие признаки также ясно указывают на это, ибо, несомненно, покраснение даже на закате является признаком дождя на третий день, если не раньше, но в меньшей степени, чем на восходе солнца.

Кроме того, если солнце садилось в облака зимой или весной – это признак дождя как правило, в течение трех дней; и если есть полосы света на юге. Это также признак дождя.

Если у солнца есть черная метка, когда оно восходит, и если оно поднимается из облаков. И если на рассвете лучи простираются до «фактического» восхода солнца, это признак как дождя, так и ветра. Если перед заходящим солнцем есть облако который расщепляет свои лучи, это признак штормовой погоды. И если солнце садится или встает при невыносимой жаре и нет ветра, это признак дождя.

На эти же вещи [то есть на дождь] указывает восходящая полная 12-летняя луна; полумесяц – менее верный знак. И если луна серебристая, это сигнализирует о хорошей погоде; а если огненная, то о ветре; а если облачно, то о дожде.

Падающие звезды в большом количестве являются признаком дождя или ветра, которые придут с того же направления, что и падающие звезды. И если на восходе или закате солнца лучи поднимаются близко друг к другу, это признак бури. И когда на восходе солнца его лучи имеют тот же цвет, что и во время затмения, это признак дождя, а также когда облака напоминают шерстяное руно. Пузырьки, поднимающиеся на поверхность рек больше, чем обычно, являются признаком обильного дождя».

Необычное поведение животных и птиц на протяжении многих веков рассматривалось как признак характера будущей погоды. В трактате Теофраста перечислены многие еще и сегодня популярные эмпирические правила, основанные на этом поведении. Такие приметы погоды, как «Будет буря или дождь, если бык лижет переднее копыто», «Собака, катающаяся по земле, к сильному шторму» и «Будет ранняя зима, если сезон спаривания у овец начался рано», были хорошо знакомы европейским крестьянам еще не в столь далекие времена.

Правила прогнозирования погоды на основе наблюдений за определенными астрономическими и атмосферными явлениями также в большом количестве содержатся в короткой работе Теофраста. Мы привели цитату про падающие звезды (это метеориты), которые почему-то считались признаком дождя или ветра. Наблюдение за Луной также считалось важным, Теофраст давал такой прогноз: «Если луна выглядит огненной, это указывает на ветреную погоду в этот понедельник, если луна темная, это указывает на сырую погоду».

Некоторые прогнозы Теофраста, сделанные в 3-м веке до Р.Х. были живы и через 2200 лет, к примеру такое правило: «Красноватое небо при восходе Солнца предвещает дождь».

Теофраст не делал попыток объяснить различные атмосферные явления, но относил все подобные соображения к аристотелевскому методу. Таким образом, в то время как работа Аристотеля «Метеорологика» была в основном субъективной и теоретической, трактат Теофраста был полностью практическим, но от этого он не становился более верным с научной точки зрения. Необходимо отметить, что трактат Теофраста – это самый старый из сохранившихся сборников народных примет погоды, и большинство более поздних сборников подобной тематики в той или иной степени были основаны на этом трактате.

Крупным достижением в области наблюдения за погодой можно считать сообщение знаменитого математика и географа Эратосфена (ок. 274—194 гг. до Р.Х.) об окончательном решении загадки ежегодных катастрофических разливов Нила. В комментариях к «Тимею» Платона Прокл Диадох (412—485 гг.) пишет [3.2.]:

«Эратосфен же вообще отрицает необходимость дальнейшего выяснения причин подъема Нила, поскольку добравшиеся до истоков Нила путешественники ясно видели идущие там ливни…».

«Золотой период» греческой классической науки закончился в 1-ом веке до Р.Х. с захватом Римом территорий в восточном Средиземноморье. Римляне вообще не занимались чистой наукой, которая для них всегда оставалась экзотикой. Наука для римлян была важна только в том случае, если у нее было практическое применение в гражданской, либо военной сфере. В результате, не прикладная математика, не прикладная физика, и почти все естественные науки пришли в полный упадок.

Одним из немногих известных естествоиспытателей «римского» периода истории был грек Посидоний (135—50 гг. до Р.Х.), который с большим рвением занимался физическими исследованиями. Этому способствовало то, что Посидоний около 90 г. до Р.Х. переехал из Афин в Рим, там познакомился с римской знатью, и когда уехал из Рима на о. Родос, то там в его философской школе занимались многие римляне, в том числе знаменитый Цицерон, а дважды к Посидонию приезжал сам могущественный Помпей. Работы Посидония дошли до нас лишь фрагментарно. Посидоний интересовался метеорологическими гипотезами и внимательно изучал теоретические работы Аристотеля. В частности, Посидоний предположил, что гром – это взрыв сухого выдоха, скопившегося в облаках. Кроме того, Посидоний утверждал, что ветры и облака встречаются в атмосфере до высот всего около пяти миль, за пределами которых воздух остается чистым, жидким и совершенно прозрачным [3.3.]. При этом, большинство натурфилософов того времени считали, что максимальная высота облаков и ветра достигает 100 миль и более. Утверждение Посидония явно повторяло идеи Аристотеля из трактата «Метеорологика», который считал, что облака не могут быть выше самых высоких гор.

К концу второго века до Р.Х. мировым центром научной деятельности были не Афины, а город Александрия, который Александр Македонский основал в дельте Нила. Там были создана величайшая из библиотек древнего мира, а в 5-м веке основан первый международный университет, проработавший до 7-го века.

Одним из многих ученых, чье имя связано с Александрией, был Клавдий Птолемей (ок. 85—165 гг.). Его «Альмагест» – самый сложный астрономический и астрологический трактат древности. Поскольку древние обычно считали метеорологию разделом астрономии, неудивительно, что Птолемей проявлял интерес к погодным явлениям и прогнозированию. В трактате «Тетрабиблос» Птолемей дал несколько астрологических прогнозов погоды, подобных следующему, [3.4.]:

«13. О значении атмосферных явлений

Наблюдение за явлениями, которые можно видеть вокруг Солнца, Луны и планет, также приносит пользу с точки зрения предсказания частных событий.

Мы должны, таким образом, наблюдать Солнце на восходе, чтобы оценить, какой будет погода в течение дня, и при заходе, чтобы определить погоду на ночь, а также его аспекты с Луной, чтобы определить погодные условия на более продолжительный период, принимая, что каждый из аспектов способен охарактеризовать ситуацию в целом вплоть до следующего аспекта. Так, если восходящее или заходящее Солнце ясное, незатемненное., ровное и не закрыто облаками, это означает хорошую погоду; однако если его диск содержит пятна другого оттенка или имеет красноватый цвет, или испускает красновато-коричневые лучи, либо направленные наружу, либо обращенные внутрь, а также если он покрыт с одного бока так называемыми паргелическими облаками, то есть желтоватыми скоплениями облаков, и испускает длинные лучи, это указывает на сильные ветры, дующие из углов, на которые указывают вышеупомянутые явления. Если на восходе или заходе Солнце окрашено в темный или серовато-лиловый цвет и покрыто облаками, а также при наличии гало с одной из сторон или паргелических облаков по обеим сторонам и испускании темных или лиловых лучей, можно говорить о грозе и дожде.

Мы должны изучать движение Луны в течение трех дней до и трех дней после новолуния, полнолуния и четвертей. Когда появляется Луна тонкая и ясная, и вокруг нее ничего нет, то это означает ясную погоду. При тонкой и красной Луне и видимости всего диска неосвещенной части, форма которого несколько нарушена, следует ожидать ветров в том направлении, в котором она особенно наклонена. Если Луна темная или бледная и утолщенная, то это указывает на грозы и дожди.

Мы должны также осуществлять наблюдение за гало вокруг Луны. Так наличие одного гало, четко выраженного и затем постепенно бледнеющего, говорит о ясной погоде, двух-трех гало – о буре; если они имеют желтоватый цвет и разорванный контур, то гроза будет сопровождаться сильным ветром; широкое, туманоподобное гало – признак снегопада, бледное или темное и разорванное гало означает бури со снегом и ветром; чем больше число гало, тем сильнее будет ураган. Гало вокруг звезд как планет, так и ярких фиксированных звезд, обычно означают вещи, соответствующие их цвету и природе светил, которые они окружают.

Что касается фиксированных звезд, расположенных очень близко друг к другу, мы должны отметить их цвет и величину. Так, если они ярче и больше обычного, то независимо от расположения в той или иной части неба они свидетельствуют о ветрах, которые дуют из их собственной области. Однако, что касается скоплений звезд в подлинном смысле, таких, например, как Ясли и тому подобное, то всякий раз, когда на фоне яркого неба они излучают тусклый свет, невидимы или размыты, это означает ливни, если же они ясны постоянно мигают – сильные ветры. Когда одна из двух звезд, называемых Ослами, расположенная к Северу от Яслей, становится невидимой, то это означает северный ветер; если же это происходит со звездой, находящейся на юге, – то южный».

В течение следующих 1000 лет этот трактат Птолемея был основным источником астрологического предсказания погоды.

Рис. 3.1. Карта мира Птолемея, [3.5.].

Птолемей также был известным географом и составил карту мира (Рис. 3.1.), разделенную на климатические зоны, которые классифицировались исключительно по условиям их освещенности, в которых продолжительность самого длинного дня последовательно увеличивалась на полчаса между экватором и Полярным кругом. Птолемей обсуждал общие колебания температуры между этими зонами, [3.5.].

Разделение земли Птолемеем на климатические зоны было произведено исключительно на астрономической основе. Поскольку температура является основным элементом в любой климатической классификации и поскольку температура в значительной степени зависит от поступающей солнечной радиации, для такого разделения было некоторое основание. Однако другие важные элементы, такие как осадки, могут значительно варьироваться в пределах такой климатической зоны.

За 60 лет до Птолемея формализовал систему климатических зон Земли римский географ Помпоний Мела (ок. 15—60 гг.). Он составил первую латинскую географию в трех книгах под заглавием «De Chorographia», ее называли также «De situ orbis». Помпоний Мела не был исследователем – географом или путешественником, он писал по литературным источникам, поэтому труд его представляет собой не оригинальное исследование, а компиляцию доступных ему, главным образом греческих, источников. Его целью было дать читателю живо изложенные и интересные сведения о быте, нравах и местностях, ему известных.

Автор ведет описание последовательно, по берегам Средиземного моря, потом Черного и, наконец, океана. Он является сторонником океанической теории. Помпоний Мела пишет, [3.6.]:

«На земле различают пять зон. Средняя зона самая жаркая, а крайние зоны холодные. Остальные зоны обитаемы и имеют одни и те же времена года, но не одновременно».

Мы не должны оставлять начало Новой эры без краткого упоминания о римских комментаторах, в трудах которых сохранились многие греческие теории в области естественных наук. Для истории метеорологии двумя наиболее важными комментаторами были Луций Сенека (3 г. до Р.Х. – 65 г.) и Плиний старший (23—79 гг.).

Ближе к концу своей жизни (63—64 гг.) Сенека написал трактат «Quaestiones Naturales», посвященный главным образом астрономии и метеорологии, в котором автор объединил открытия римской науки с открытиями греков, вавилонян и египтян. Сенека охватил всю область метеорологических явлений – от ветров до грома и молнии. Труд Сенеки был компромиссным и компилятивным. Так, например, Сенека считал ветер результатом не только движения атмосферы (как Анаксимандр), но и «испарения» с суши (как Аристотель). Сенека использовал и теологические объяснения природных явлений, поэтому на раннем этапе развития метеорологии значение его трактата заключалось в том, что в нем были собраны многие древнегреческие метеорологические теории.

Наиболее важной научной работой Плиния старшего была его «Естественная история» [3.7.], которая была составлена примерно из 2000 работ 146 римских и 326 греческих авторов, большинство из которых в настоящее время утрачены. Вторая книга этой истории посвящена метеорологии. Плиний отметил, что с древнейших времен велись постоянные метеорологические исследования и что более двадцати греческих авторов опубликовали наблюдения на метеорологические темы. Плиний обсудил различные теории более ранних натурфилософов, но сам не внес никакого научного вклада в метеорологию. Таким образом, как и трактат Сенеки, «Естественная история» Плиния старшего имеет ценность, только как обзор и хранилище более ранних воззрений на метеорологические темы.

Падение Римской империи в конце 4-го века стало началом периода застоя в развитии метеорологии. Светские ученые и естествоиспытатели уступили свое место духовенству. Одним из величайших средневековых церковных ученых был Беда Достопочтенный (ок. 673—735 гг.), первый англичанин, написавший о погоде. Среди его научных работ был трактат «De Natura Rerum» («О природе вещей»), написанный около 703 года. В этом трактате есть главы, посвященные атмосфере, ветру, грому, молнии, облакам и снегу. Эти метеорологические главы состояли из краткого изложения имеющихся на тот момент знаний, полученных главным образом из классических источников.

О том, что метеорологические рассуждения Беды не всегда были свободны от суеверий, свидетельствует его утверждение, что гром с западным ветром означал «очень сильную эпидемию». Однако в целом, поскольку «De Natura Rerum» Беды был попыткой рассматривать метеорологию в менее философском, и более научном свете, это действительно было о некоторым продвижением вперед.

Беда был не единственным средневековым ученым, проявлявшим интерес к метеорологии. В начале 7-го века в христианском мире не было более способного прелата, чем Исидор, епископ Севильский (ок. 570—636 гг.). В работах «Этимология», «Порядок творения», «О Природе вещей», испанский ученый уделил значительное внимание метеорологическим вопросам. Как и англичанину Беде, мышлению испанца Исидора препятствовали господствовавшие в то время теологические взгляды на науку. Однако он проявил значительную силу мысли, когда обсуждал такие погодные явления, как мороз, дождь, град и снег, его теории были рациональными и свидетельствовали о том, что, если бы он имел возможность отказаться от своей приверженности букве Священного Писания, то, вероятно, был способен дать большой импульс для развития метеорологии как науки.

На рубеже 1-го тысячелетия Новой эры центр развития науки, в том числе и метеорологии, переместился на Восток в мусульманские страны.

Важнейшая роль мусульманских ученых в истории науки заключалась также и в том, что они выступили в роли «хранителей» древних культур и знаний. Мусульманские ученые перевели на арабский язык многие греческие и даже индуистские труды, в том числе и трактат «Метеорологика» Аристотеля, который мы обсуждали в Главе 2, и только позже работа Аристотеля была повторно переведены на латынь западными учеными.

Но только переводами вклад ученых Востока в развитие науки не ограничился, у них появились свои новые оригинальные работы по метеорологии. Кратко остановимся на этом вопросе.

В 9-м веке арабский ученый аль-Кинди (801—873 гг.), живший в Багдаде, написал трактат по метеорологии под названием «Рисала фи ль-Илла аль-Файлали ль-Мадд ва ль-Фазр» – «Трактат о действительной причине приливов и отливов», где аль-Кинди представляет теорию приливов, которые «зависят от изменений, происходящих в море», [3.8.].

В 9-м веке курдский натуралист аль-Динавари (? – 895 г.), живший в Динаваре, Персия, написал трактат «Китаб аль-Набат» – «Книгу растений», в котором рассматривает применение метеорологии в сельском хозяйстве. Он описывает метеорологический характер неба, планет и созвездий, Солнца и Луны, приводит фазы Луны, указывающие на времена года и дождь, и описывает природные явления, такие как ветер, гром, молния, снег, наводнения и т.п., [3.9.].

10-й веке иракский натуралист Ибн Вахшийи (? – 930 г.), живший близ Куфы, Ирак, в книге «Набатейское земледелие» обсуждает прогнозирование погоды по атмосферным изменениям и знакам планетарных астральных изменений, дает признаки дождя, основанные на наблюдении за фазами Луны, рассказывает о природе грома и молнии, дает прогнозы погоды, основанные на направлении ветров, и т.п., [3.9.].

Величайшим мусульманским физиком и одним из самых известных основоположников оптики как науки был уроженец иракской Басры Ибн Аль-Хайсам (Альхазен) (ок. 965—1039 гг.), живший в Каире. Латинский перевод его главного труда, «Opticae Thesaurus» – «Сокровище оптики», оказал большое влияние на западную науку и имел, в том числе, большое значение для развития метеорологии. В своей работе Аль-Хайсам, известный в Европе как Альхазен, обсуждал атмосферную рефракцию и дал первое правильное определение сумерек. Он показал, что сумерки начинаются, когда солнце находится на 19° ниже горизонта. Используя этот результат, Альхазен попытался измерить высоту атмосферы, и получил результат в 52 000 «пассуумов» – около 65 000 метров. [3.10.]. Таким образом, результат Альхазена практически точно совпадает с нижней границей мезосферы, и в вычисленном им слое воздуха содержится до 98% всего воздуха, составляющего атмосферу Земли.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.