Метеорология — это наука, которая изучает атмосферные процессы и позволяет прогнозировать погоду. Для современного человека прогноз погоды — это привычная вещь, которую можно узнать за пару секунд, взглянув в смартфон. Однако так было далеко не всегда. На протяжении тысячелетий люди пытались понять природу атмосферных явлений, переходя от наивных народных примет к сложнейшим вычислительным моделям и искусственному интеллекту. В этой статье мы проследим увлекательную историю того, как человечество училось предсказывать погоду.
Зарождение метеорологии: наблюдения древних
Дошедшие до нас данные метеорологических наблюдений относятся к V веку до нашей эры. Еще в древних цивилизациях, таких как Шумер, люди проводили систематические наблюдения за погодой и пытались предсказать её. Сельское хозяйство всегда критически зависело от точного прогнозирования: когда сажать, когда поливать, а когда собирать урожай.
Систематическая регистрация необычайных метеорологических явлений началась на Руси в последней четверти X века. Но настоящей колыбелью научного подхода к атмосфере стал античный мир.
Античные корни: Аристотель, Плиний и Вергилий
Первым дошедшим до нас систематическим описанием атмосферных явлений с попытками их объяснения является труд «Метеорологика» Аристотеля. Именно с этим трактатом бесспорно связано рождение науки об атмосфере и погоде. Для современного человека очевидно, что представления Аристотеля о ряде природных явлений были ошибочными, однако его попытка систематизировать знания стала важнейшим шагом.
Другие античные мыслители также внесли свой вклад:
- Плиний Старший в своей «Естественной истории» для целей мореплавания описывал ветры, преобладающие в тех или иных районах античного мира.
- Римский поэт Вергилий в поэме «Георгики» приводил некоторые приметы плохой погоды, пытаясь дать её прогноз.
Важным изобретением античности стал флюгер, появившийся в середине первого века до нашей эры. Он очень помогал предсказывать погоду по направлению ветра. Со времен астронома Метона (около 433 г. до н.э.) велись регулярные наблюдения. Однако к I-II векам н.э. на фоне общего упадка античной науки количество метеорологических исследований резко уменьшилось, и на протяжении почти 15 веков эта наука предавалась забвению.
Средневековье: от примет к первым инструментам
Начав с предсказаний погоды в источниках древности и Средневековья, метеорология постепенно накапливала эмпирический опыт. В наследстве, которое оставила средневековая метеорология, важно уметь отделять зерна от плевел, понимать, какие народные приметы погоды надежны, а какие являются лишь суевериями. Многие приметы, основанные на наблюдениях за поведением животных или цветом заката, до сих пор работают благодаря народному опыту.
В нашей стране систематические записи погоды начали вести с середины XVII века. Удивительно, но делали это стрельцы, охранявшие Московский Кремль.
Инструментальная революция XVII века
Инструментальная метеорология является сравнительно молодой наукой. Важный рывок случился, когда появились первые специальные приборы. Возникновение научной метеорологии связано с изобретением термометра и барометра в XVII веке;
Именно тогда Эванджелиста Торричелли изобрёл ртутный барометр. Этот прибор позволил точнее фиксировать изменения в атмосфере и предсказывать погоду. Изобретение барометра открыло путь к научному предсказанию погоды, так как колебания атмосферного давления напрямую связаны с изменением метеоусловий.
Рождение метеослужб и синоптического метода
С развитием телеграфа появилась возможность быстро передавать данные о погоде на большие расстояния. Это привело к созданию первых метеорологических служб.
- 1855 год — во Франции заработала первая в мире метеослужба, объединившая тринадцать метеорологических станций в единую регулярно работающую сеть.
- 1872 год, важнейшая дата для отечественной метеорологии. Главная физическая обсерватория в Петербурге начала создавать ежедневные синоптические карты Европы и Сибири. В январе 1872 года вышел первый Ежедневный метеорологический бюллетень с полученными по телеграфу сообщениями 26 русских и двух зарубежных станций слежения.
- 1950 год — была основана Всемирная метеорологическая организация (ВМО), объединившая усилия метеорологов всего мира.
Численные методы и появление ИИ
В XX веке наука перешла к математическому моделированию. Идея норвежского метеоролога Вильгельма Бьеркнеса вдохновила известного математика и метеоролога Льюиса Ричардсона. Он предпринял попытку предвычислить погоду с помощью уравнений гидродинамики и термодинамики. Результаты его трудов были опубликованы в 1922 году в фундаментальной работе «Прогноз погоды как численный процесс».
Хотя в то время ручные вычисления занимали больше времени, чем сама жизнь прогнозируемой погоды, Ричардсон заложил основу для будущих компьютерных моделей. Сегодня мы живем в эпоху, когда прогнозы погоды создаются с помощью:
- Мощных метеостанций
- Спутниковых снимков
- Сложных вычислительных моделей
- Алгоритмов искусственного интеллекта
История предсказаний погоды — это невероятный путь длиной более чем в две с половиной тысячи лет. Человечество прошло путь от философских размышлений Аристотеля и наблюдений стрельцов за небом в Московском Кремле до глобальных спутниковых систем и нейросетей; И хотя погода порой всё ещё способна удивлять, современная метеорология опирается на мощнейший фундамент, построенный трудами многих поколений ученых.