Считаем градусы: когда в России начали наблюдать за погодой
Люди всегда хотели научиться предсказывать, какие сюрпризы готовит погода. Но, чтобы понимать процессы, их нужно изучать, а для начала — регулярно наблюдать и фиксировать изменения. 8 марта 1722 года в России впервые начали заниматься этим на научной по меркам того времени основе. «Известия» вспоминают о рождении и первых шагах отечественной метеорологии.
От Аристотеля до Галилея
Начиналось все, как часто бывает, с великого Аристотеля. Живший в IV веке до нашей эры ученый написал три книги, в которых изложил свои взгляды на структуру атмосферы и попытался объяснить такие процессы, как появление комет и метеоров, осадков, росы, ветров, молний и грома. Свой труд он назвал «Метеорология», дословно: знание о небесных явлениях. Оттуда мы узнаем, что эллины уже вели вполне систематические наблюдения за атмосферой и фиксировали их. Например, Аристотель пишет, что град образуется чаще весной, чем летом, и чаще осенью, чем зимой, что в Аравии и Эфиопии дожди выпадают летом, а не зимой, как в Греции, что «молния кажется опережающей гром, потому что зрение опережает слух», что роса образуется при слабом ветре. Античный мудрец, конечно, не мог знать точно, но предполагал, что верхние слои атмосферы были сухими и горячими, а нижние — более прохладными и влажными.
В Темные века античная наука в Европе была забыта, сохраняясь до поры лишь в Византии и на Ближнем Востоке. На Западе же безраздельно господствовала схоластика, основанная на Священном писании и находившаяся под строгим надзором церкви. А еще пышным цветом расцвело такое забытое ныне «учение», как астрометеорология, или «натуральная астрология», уверявшая, что события в жизни человека и природные явления можно предсказать по движению планет и звезд. Конечно, существовали и крестьянские наблюдения, сформулированные в виде «примет», но они носили локальный и сугубо прикладной сельскохозяйственный характер — к научным обобщениям отношения они не имели.
Но прошли столетия и наступил рассвет Возрождения. Немногие сохранившиеся труды эллинистических классиков снова стали актуальными, но новое поколение ученых сделало следующий шаг в изучении атмосферных явлений. В 1597 году Галилео Галилей создал термометр, а его ученик Эванжелиста Торричелли — ртутный барометр. Вскоре появились гигрометр, дождемер, флюгер и анемометр. Благодаря этому флорентийская Академия дель Чименто в начале XVII века смогла организовать первую сеть инструментальных наблюдений, которые проводились в девяти пунктах Европы. Систематически стали собирать и сведения о погоде в заморских странах, которые открывали европейские мореплаватели.
На основании пусть еще очень неточных, но уже инструментальных наблюдений в XVII веке удалось открыть ряд важных метеорологических законов. Так, было установлено, что с увеличением высоты давление атмосферы уменьшается, определена была величина барометрической ступени, выдвинута теория пассатов и муссонов, установлено влияние вращения Земли на движение воздуха, открыт закон ослабления солнечной радиации в атмосфере. Постепенно благодаря Блезу Паскалю, Фрэнсису Бэкону, Рене Декарту, Джону Локку, а также Исааку Ньютону и Готфриду Лейбницу наука о природных явлениях стала приобретать черты серьезного систематического знания.
От «Дневальных записок» к метеостанциям
В России первые инструменты для фиксации атмосферных явлений появились в том же XVII веке. Они были привезены по приказу царя Алексея Михайловича, но организовать реальную службу контроля погоды не удалось из-за нехватки кадров. Регулярно вести «Дневальные записки» поручили двоюродному брату государя и царскому ловчему Афанасию Матюшкину, но знатный охотник с техникой был не в ладу и предпочитал фиксировать только собственные наблюдения: когда начался дождь или снег, а когда закончился, когда замерзла Москва-река, а когда начался ледоход...
Следующая попытка была предпринята Петром Алексеевичем. Великий реформатор и создатель российского флота был поклонником научных знаний, лично общался с европейскими учеными, поэтому необходимость регулярных наблюдений за климатом была ему очевидна. 8 марта 1722 года он издал указ, обязывающий «иметь справедливую записку журналу, погоде и ветрам». Контролировать наблюдения назначили престарелого заслуженного адмирала Корнелиуса Крюйса: норвежец в свое время строил с Петром флот в Воронеже, потом много лет честно служил и воевал, пока совсем не состарился. Он был назначен вице-президентом Адмиралтейств-коллегии и выполнял посильные поручения.
Но наблюдения и фиксация погодных явлений — это лишь первая фаза исследований, полученные данные нужно было обрабатывать и систематизировать. Старый адмирал сделать этого, конечно не мог, поэтому, когда в 1724 году была создана Петербургская академия наук, Петр I предложил академикам «производить повсюду метеорологические наблюдения, а в наиболее важных местах поручать их продолжение надежным лицам». При академии были созданы первые оснащенные барометрами и термометрами метеостанции, почему часто считается, что систематические инструментальные наблюдения за погодой ведутся в России с 1725 года, хотя на деле они начались на три года раньше.
Сначала наблюдения велись только в крупных городах европейской России, но, когда в путь отправилась Камчатская экспедиция Витуса Беринга, ей было поручено создать станции и за Уралом. Для этого специально были командированы естествоиспытатель Иоганн Гмелин и астроном Жозеф-Николя Делиль. Благодаря их усилиям были организованы метеорологические станции в Казани, Екатеринбурге, Тобольске, Енисейске, Томске, Туруханске, Иркутске, Якутске, Селенгинске, Нерчинске. Ряды наблюдений на этих станциях, хотя и не были непрерывными со времени их организации, все же являются одними из наиболее длительных. Это еще в XVIII столетии позволило получить представление о климате громадной территории, совершенно до тех пор не исследованной. Наблюдения велись по инструкции, в которой четко оговаривались интервалы, а также метеорологические элементы и явления, подлежащие измерению и фиксации.
Система работала до 1749 года, когда Делиль был вынужден покинуть Россию из-за конфликта с управляющим Академической канцелярией И.Д. Шумахером, но большинство материалов сохранились в фондах Академии наук.
Огромную роль в становлении отечественной метеорологии сыграл М.В. Ломоносов. Благодаря его инициативе было организовано Маннгеймское метеорологическое общество, создавшее в Европе на добровольной основе сеть из 39 метеорологических станций, в том числе три — в России (в Санкт-Петербурге, Москве и Пышминском заводе, что в 40 километрах от Екатеринбурга), укомплектованных единообразными и проградуированными приборами. Сеть функционировала 12 лет. Михаил Васильевич высказал новые и очень глубокие суждения о роли морей и океанов в формировании климата той дли иной страны. Он считал необходимым изучать верхние слои атмосферы для объяснения физического состояния атмосферы у земной поверхности и создал первую теорию электрических явлений в атмосфере, дав объяснения полярному сиянию и молниям.
Ломоносовым были придуманы и созданы несколько измерительных приборов: анемометр, морской воздушный барометр, устойчивый в отношении толчков и качки судна, и даже прототип вертолета, предназначенного для поднятия в верхние слои атмосферы метеорологических приборов. К сожалению, после смерти великого ученого интерес к метеорологии как науке снова на время затих.
Главная обсерватория
В 1810 году основатель Харьковского университета и инициатор создания Министерства народного просвещения Российской империи В.Н. Каразин в докладе Московскому обществу любителей естествознания заявил о назревшей необходимости централизованного руководства сетью метеорологических станций и научной обработки их наблюдений. Идея нашла одобрение, и Каразину было предложено разработать план организации Государственного метеорологического комитета. Основной целью этой организации он полагал «содействие развитию торговли, мореплавания и военного искусства», но особенно обращал внимание на пользу метеорологии для сельского хозяйства. Однако потребовалось еще три десятилетия, чтобы идеи Каразина претворились в жизнь.
1 апреля 1849 года по указу Николая I в Санкт-Петербурге на Васильевском острове была создана Главная физическая обсерватория. Инициатором ее появления был академик А.Я. Купфер, он же стал первым директором. Формально обсерватория была учреждена при Институте корпуса горных инженеров, штат ее состоял из семи сотрудников. ГФО помимо ведущей роли по управлению за всеми метеорологическими учреждениями также отвечала за создание, усовершенствование и изготовление приборов и методических инструкций к ним, обработку и издание материалов наблюдений, инспектирование станций.
В 1850 году появился филиал Главной обсерватории в Тбилиси, в 1874 году — в Екатеринбурге и Иркутске, в 1912-м — во Владивостоке. В 1872 году при Главной физической обсерватории был создан отдел синоптической службы погоды, после чего можно говорить о создании отечественной научной метеорологической школы. Благодаря работам русских ученых М.А. Рыкачева, П.И. Броунова, Б.И. Срезневского и Л.В. Клосовского в 70-х годах XIX века российская метеорологическая наука стала одной из самых передовых в мире. Но особняком стоит имя А.И. Воейкова — ученого, которого, без преувеличения, можно назвать столпом мировой метеорологии. Кстати, существующая поныне Главная геофизическая обсерватория носит его имя.
