Изобретение метеорологических приборов

Без научного исследования атмосферы, т.е. без измерения ее параметров нельзя было понять процессы, от которых зависят погода и климат. Наука "Метеорология" развивается параллельно с развитием метеорологических приборов.

Простейшая характеристика количества атмосферных осадков, направления ветра оказалась доступной человеку в весьма отдаленные времена. Например, жители Индии, где засушливые периоды сменяются периодами обильных дождей, применяли на практике простейшие дождемеры. Это было более 2500 тыс. лет назад. Жители Древнего Египта, жизнь которых полностью зависела от уровня воды в Ниле, изобрели "ниломер".

В числе значительных изобретений 16-17 вв. были термометр и барометр.

Термометр (термоскоп) изобрел Великий итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642 гг.) в 1593 г., однако термометрия прочно встала на ноги только в 18 в., когда появились термометры с постоянными точками.

Почти 200 лет разрабатывались шкала к термометру (1710 г. – шкала Фаренгейта, 1742 г. – Цельсия, 1842 г. – Кельвина). Новый подход к изучению тепловых явлений наметился еще в 17 в. Термоскоп Галилея и последовавшие за ним термометры флорентийских академиков, Герике, Ньютона подготовили почву, на которой выроста термометрия.

Термометры Фаренгейта, Делиля, Ломоносова, Реомюра и Цельсия, отличаясь друг от друга конструктивными особенностями, определили тип термометра с двумя постоянными точками, принятый в настоящее время.

Еще в 1703 г. парижский академик Амонтон сконструировал газовый термометр.

Гданьский стеклодув Фаренгейт с 1709 г. изготовлял спиртовые термометры с постоянными точками. С 1714 г. он начал изготовлять ртутные термометры. Точку замерзания воды Фаренгейт принимал за 32 °, точку кипения воды – за 212 °. За нуль Фаренгейт принимал точку замерзания смеси воды, льда и нашатыря или поваренной соли.

Французский зоолог и металлург Реомюр в 1730-1731 гг. описал в журнале Парижской Академии наук свой термометр с постоянной нулевой точкой, за которую он принял температуру замерзания воды. Пользуясь в качестве термометрического тела 80-процентным раствором спирта, а в окончательном варианте – ртутью, он принял в качестве второй постоянной точки точку кипения воды, обозначив ее числом 80.

Проверку термометра Реомюра проводил шведский астроном Цельсий, описавший свои опыты в 1742 г. Цельсий установил, что точка кипения воды зависит от давления. В итоге исследований появился новый термометр, известный ныне как термометр Цельсия. Точку плавления льда Цельсий принял за 100, точку кипения воды – за 0°.

Известный шведский ботаник Карл Линней переставил значения постоянных точек: 0 градусов означал температуру плавления льда, 100 градусов – температуру кипения воды. Таким образом, современная шкала Цельсия является шкалой Линнея.

В Петербургской Академии наук академик Делиль предложил шкалу, в которой точка плавления льда принималась за 150, а кипения воды – за 0. Ломоносов применял в своих исследованиях свой термометр со шкалой, обратной шкале Делиля.

В настоящее время в большинстве стран используется шкала Цельсия, но, в США, Англии и некоторых других странах применяется шкала Фаренгейта. Для перевода служат следующие соотношения:

t°F= (t °C + 32)*9/5 или t°C= (t°F-32)*5/9.

В метеорологии также используется аппроксимированная абсолютная шкала температуры – шкала Кельвина, где 1°С равен величине градуса Цельсия, но нуль приходится на -273 ° по Цельсию (абсолютный нуль), следовательно, 0 °С равен +273К, 100 °С – равен 373К.

Автором этой шкалы был Вильям Томсон (1824-1907). Уже в 10-летнем возрасте он становится студентом Глазговского университета, а в 22 года – профессором и руководит кафедрой в течение 53 лет. В 1892 г. Томсону за большие научные заслуги был присвоен титул лорда Кельвина (по имени речки Кельвин, протекающей вблизи университета в Глазго). Шкала Кельвина была введена в 1848 г.

Интересна история изобретения барометра. Впервые идею создания барометра предложил Галилей (1564-1642), а осуществили ее его знаменитые ученики в 1643 г. – Эванджелисто Торричелли и Вивиани ("Трубка Торричелли").

Имя Торричелли (1608-1647) навсегда вошло в историю естественных наук как имя человека впервые доказавшего существование атмосферного давления и получившего "торричеллеву пустоту". Исходя из представления, что мы живем на дне воздушного океана, оказывающего на нас давление, Торричелли предложил своему ученику Вивиани (1622-1703) измерить это давление с помощью запаянной трубки ("Трубки Торричелли"), заполненной ртутью. При опрокидывании трубки в сосуд с ртутью ртуть из трубки выливалась не полностью, а останавливалась на некоторой высоте, так, что в трубке над ртутью образовывалось пустое пространство. Так был сконструирован первый в мире барометр. Так из опыта в 1643 г. Торричелли родилась научная метеорология.

С помощью "Трубки Торричелли" в 1664 г. французский физик и математик Паскаль (1623-1662) доказал существование давления атмосферы. Это было очень важное открытие, потому что до Торричелли и Паскаля никто не знал о действительном существовании атмосферного давления и связи его с погодой. Декарт сразу же предложил идею измерения атмосферного давления на различных высотах, которая также была реализована Паскалем в 1648 г.

В 1670 г. английский ученый Роберт Гук разработал шкалу барометра, где низкое давление соответствовало дождю и шторму, а высокое – хорошей и сухой погоде. Такие обозначения мы можем видеть и на современных комнатных барометрах, хотя такой простой зависимости между давлением и погодой не существует, связь эта гораздо сложнее.

В 1665 г. английский физик и химик Роберт Бойль (1627-1691) назвал новый прибор барометром. Изучая упругость воздуха (вместе со своим учеником Тоунли), он установил закон, который сейчас известен каждому школьнику: "У заданной массы газа, находящейся при постоянной температуре произведение давления на объем также есть постоянная величина".

Через 14 лет вышло сочинение аббата Мариотта (1620-1684) "Опыт о природе воздуха", в котором он, независимо от Бойля, описал аналогичные опыты. История присоединила его имя к имени Бойля, и теперь мы знаем закон Бойля-Мариотта, а имя Тоунли оказалось забытым.

В 1660 г. во Флорентийской Академии был создан прибор для измерения влажности.

Во второй половине 17 в. английский физик Гук предложил прибор для определения скорости ветра.

Позже швейцарский ученый Вильд, который долгое время работал в России, взяв на вооружение принцип прибора Гука, разработал флюгер, который до сих пор называют "Флюгер Вильда". Отметим, что Гук и Вильд, возможно, были знакомы с дневниками Великого поэта, философа, ученого, изобретателя и художника Леонардо да Винчи, где имеются зарисовки подобного прибора для измерения скорости ветра. Кстати, Леонардо да Винчи изобрел и способ определения скорости течений, использующийся в гидрологии морей и океанов.

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии


Карта погоды в Европе

Карта погоды в Европе

Карта гроз сегодня

Карта гроз сейчас

Погода в Европе на завтра

Атмосферное давление и фронты

Снимок облачности со спутника

Карта снежного покрова

в этот день 17 января
Москва

Самая жаркая погода +2 была в 1952г.

Самая холодная погода -27 была в 1963г.