Контрольні запитання

1.Дайте визначення метеорології.

2.На яких засадах ґрунтується метеорологія досліджуючи атмосферні процеси та явища?

3.Які фундаментальні дисципліни створились у процесі розвитку метеорології?

4.Покажіть важливість метеорології та її значення в житті людини.

Тема 2 короткий нарис історії розвитку метеорології в україні

Мета: розвинути у студентів навики самостійної роботи з технічною літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання.

Завдання:

1.Прочитати текст.

2.Скласти конспект.

3.Відповісти на запитання для самоперевірки.

Одним з елементів історії людства є історія розвитку науки. Разом із суспільними формаціями розвивались природничі науки, оскільки вони зароджувались із повсякденної практики землеробів і пастухів, із досвіду ремісників і мореплавців. Ще на зорі свого існування людина намагалась свідомо розібратися в оточуючих її явищах природи. Але перші письмові пам'ятки, які дійшли до нас, відносяться до часів, коли явища природи пояснювались як знаки божественної волі. У галузі метеорології очевидна закономірність, виявлена людиною з незапам'ятних часів, - річний цикл погоди. Наприклад, у сказаннях давніх слов'ян часто згадувалось про постійну боротьбу доброго й злого начала, літа й зими, світла й темряви, Білобога з Чорнобогом. Подібні уявлення зустрічаються також в епосі інших давніх народів.

Але спостереження за погодою давніх греків привели їх до вивчення фізичних закономірностей природи. Тепло й холод, світло й темрява, їх регулярна зміна та взаємозалежність стали першими фізичними поняттями давнини. Перша книга про атмосферні явища, яка складала вагому частину загального вчення про природу, була написана великим грецьким ученим Аристотелем під назвою "Метеорологія". У часи Римської імперії наука в основному підсумовувала те, що було зроблено в попередні століття.

В епоху раннього Середньовіччя були забуті творіння Аристотеля та інших великих античних учених. Схоластика середніх віків, скована авторитетом букви "Священного Письма", відкинула науковий метод, який ґрунтувався на спостереженнях явищ природи і на спробах їх правильного тлумачення. Однак і середні віки залишили нам цінний і цікавий матеріал - літописи, в яких поряд з історичними подіями відзначалися з року в рік видатні явища погоди: бурі, грози, ранні снігопади, морози восени, пізні снігопади й морози навесні, посухи, сильні опади й повені та ін. Отже, інтерес до метеорологічних явищ, який виявився у вигляді окремих записів і систематичних щоденників погоди в середні віки, очевидний. Мало того, у цей час робляться перші, надто недосконалі спроби подати деякі правила, що ґрунтуються на прикметах, - прогнози атмосферних явищ, які побутують і до сьогодні.

Час великих відкриттів і винаходів, швидкий розвиток торговельного капіталізму, перехід від старого ремісничого виробництва до мануфактури - епоха Ренесансу, ознаменувалася справжньою науковою революцією. У XVII ст. були закладені основи диференційного числення, відкрито більшість законів класичної фізики, винайдені телескоп, мікроскоп, барометр, термометр та інші фізичні прилади, з використанням яких швидко почала розвиватись експериментальна наука, завдяки чому вчені підійшли до створення кількісної теорії деяких метеорологічних явищ. Старе уявлення про різноманітність клімату Землі, закладене ще в 484 - 420р.р. до н.е. працями грецького історика та географа Геродота, було підкріплене рядом інструментальних спостережень.

Нагромадження даних метеорологічних спостережень дозволило вже наприкінці XVII ст. складати опис погоди, кількісно її характеризуючи. Однак це були зародки ідей практичної кліматології, які отримали розвиток у наступному столітті, коли стало можливим використовувати паралельні ряди спостережень метеорологічних станцій для порівняння клімату.

Для того, щоб реалізувати ці ідеї, необхідно було створити мережу метеорологічних станцій, укомплектувати їх однотипними приладами, розробити методику проведення спостережень, а також здійснювати наукове та організаційне керівництво метеорологічною мережею й підготовку кваліфікованих кадрів.

Виникла необхідність у створенні метеорологічних інститутів, які б здійснювали таку роботу й водночас обробляли й узагальнювали матеріали спостережень, проводили наукові дослідження з вивчення як метеорологічних явищ, так і клімату, а також теорії атмосферних процесів. І дійсно, у кінці XVIII - на початку XIX століття в багатьох країнах почали організовуватись метеорологічні обсерваторії.

На фоні такого стрімкого підйому метеорології в розвинутих країнах світу, викликаного потребами промислового й сільськогосподарського виробництва, почала розвиватись метеорологічна наука і в Україні. Метеорологічні спостереження розпочалися в окремих містах України в середині XVIII ст.: у Харкові - у 1738 р., Сновську - у 1769р., Києві - у 1770р. Створення в 1849 році в Петербурзі Головної Фізичної обсерваторії (сьогодні Головна геофізична обсерваторія ім. О.І. Воєйкова) сприяло організації метеорологічних обсерваторій в Україні (у Києві - у 1855 р., Одесі -у 1865 р., Харкові - в 1891 р.).

Розвиток судноплавства, будівництво залізниць, а також стихійні лиха, пов'язані в основному з посухами й наводками в Україні, вимагало значного розширення метеорологічних досліджень, організувати яке Головна Фізична обсерваторія (ГФО) не вміла і не могла, тому виникла велика необхідність створення місцевих метеорологічних мереж і проведення спеціальних регіональних метеорологічних і гідрологічних досліджень.

Ініціатором і творцем першої метеорологічної мережі в Україні (південного заходу Росії) став видатний український учений - геофізик Олександр Вікентійович Клосовський (1846 - 1917р.р.), який створив велику метеорологічну обсерваторію в Одесі. У 1883р. він подав Херсонській управі доповідну записку, де мотивувалася необхідність організації на півдні Росії густої метеорологічної мережі, призначеної для обслуговування сільського господарства, транспорту, будівництва та ін. Ідея вченого була зустрінута земством із співчуттям. На організацію мережі виділили кошти. З 1886р. метеомережа розпочала спостереження під керівництвом О.В. Клосовського. До кінця 1886р. вона налічувала 67 станцій, а в 1887р. вже 158. Найбільшого розвитку діяльність метеомережі південного заходу Росії (України) досягла в 1892 -1894 роках. Так, уже в 1892р. спостереження візуальні та за допомогою приладів проводились на 1048 пунктах, розташованих від Бессарабії до Криму й від Одеси до Чернігова. До програми робіт входили такі завдання: 1) спеціальне кліматичне вивчення Південного Заходу Росії; 2) детальне дослідження метеорологічних явищ (зливи, пилові бурі, градобиття, сніговий покрив і снігові заноси та ін.); 3) метеорологічні сільськогосподарські спостереження (вивчення залежності між розвитком рослин і метеорологічними чинниками, збір відомостей про стан посівів і види на врожай у зв'язку з погодою); 4) вивчення водного режиму регіону.

Весь матеріал спостережень зі станцій мережі надходив О.В. Клосовському, який його обробляв і публікував у спеціальному виданні: "Метеорологическое обозрение. Труды метеорологической сети Юго-Запада России". О.В. Клосовському належить низка монографій з геофізики, кліматології, сільськогосподарської метеорології, а також численні брошури, статті та інші друковані праці для мережі спостереження.

Важливо відмітити, що метеорологічна мережа Південно-Західної Росії проіснувала більше 20 років і залишила глибокий слід в історії метеорології України, у створенні й поглибленні зв'язку між завданнями мережі та різними галузями господарської діяльності, а також у справі виховання спостережницького складу.

Щодо діяльності вченого-геофізика, професора Новоросійського (Одеського) університету О.В. Клосовського, то він зробив великий внесок в освіту народу й розвиток самосвідомості української інтелігенції, вказав їй шлях служіння народу.

Приклад та ініціатива О.В. Клосовського, підтримані Географічним товариством, стали поштовхом для організації інших місцевих мереж громадського характеру. Так, у 1892 р. професором Київського університету П.І. Броуновим була організована Придніпровська сільськогосподарська метеорологічна мережа, яка охоплювала 11 губерній, розташованих у сточищі Дніпра, проводила метеорологічні спостереження а також збір відомостей про стан посівів і врожаю. В галузі наукових досліджень вона здійснювала вивчення деяких явищ в атмосфері, що мали великий науковий і практичний інтерес.

Придніпровська метеорологічна мережа налічувала понад 600 пунктів у своєму районі і 150 пунктів у прилеглих губерніях. З часом до неї увійшла перша в Україні дощомірна мережа, організована Г.Я. Близніним у 1884 році.

Протягом кількох років видавництвом Київського університету випускалися "Труды" Придніпровської метеорологічної мережі, а з 1894 р. почав виходити "Метеорологический сельскохозяйственньш бюллетень". У цих виданнях містилися дані спостережень за опадами, грозами, градобиттями, сніговим покривом, скресанням і замерзанням річок, відомості про погоду і стан посівів, а також давались узагальнення та робилися висновки з даних спостережень.

Видатний український вчений-метеоролог П.І. Броунов (1852 -1927) розпочав свою наукову діяльність у Петербурзі в Головній фізичній обсерваторії. Починаючи з 1860-х років, швидко розвивалась наука про прогноз погоди. У 1876 р. в ГФО створено відділ морської метеорології та штормових повідомлень, співробітниками якого були П.І. Броунов, Б.І. Срезневський та ін. Найважливішими досягненнями П.І. Броунова з синоптичної метеорології в той період були: створення методу ізалобар (1878 р.); розвиток термічної теорії циклонів (1882р.); створення особливої теорії антициклонів і правила про рух циклонів і антициклонів (1886 р.).

У 1891 р. вчений перейшов на роботу до Київського університету, де очолив кафедру фізичної географії. З цього моменту почалась активна наукова й організаторська діяльність його в Україні. П.І. Броунов витратив багато енергії на організацію Метеорологічного бюро при Головному управлінні землеробства й землеустрою, на створення мережі спеціальних сільськогосподарських метеостанцій, на вивчення залежності врожаїв від умов погоди. Він запровадив поняття про "критичні періоди" в житті рослин, коли рослина вимагає певного метеорологічного впливу, чи навпаки, цей вплив в іншому періоді життя рослини може завдати їй шкоди. Він також вивчав вплив лісів на розподіл опадів. Видав монографію "Полевые культуры и погода" та "Атлас вероятностей засушливих декад".

Заради справедливості зазначимо, що в кінці XIX ст. розробка проблем сільськогосподарської метеорології в Україні значно випередила вирішення схожих завдань в інших країнах, а фундаторами сільськогосподарської (агро -) метеорології у світовій науці з повним правом можна визнати видатних українських учених О.В. Клосовського й П.І. Броунова.

Однак не варто думати, що метеорологічна наука в Україні розвивалась незалежно від розвитку метеорології у світі, особливо у Росії, оскільки Україна була частиною Російської імперії. Офіційна метеорологічна наука Росії того часу не завжди розуміла, а здебільшого й протидіяла розвиткові прикладних метеорологічних досліджень, і лише прогресивні вчені бачили в них подальший розвиток метеорології. До таких вчених необхідно віднести великого російського географа-метеоролога О.І. Воєйкова, ідеї якого реалізовувались не лише вченими, але й ентузіастами метеорологічної науки - працівниками мереж метеорологічних станцій України.

Наприклад, Ф.К. Величко заснував метеорологічну станцію в м. Лубни та винайшов геліограф - прилад, що реєструє тривалість сонячного сяйва. Цей прилад донині успішно використовується на метеостанціях багатьох країн світу.

У 1883р. М.П. Кудрицький заснував метеорологічну станцію при вчительській семінарії в м. Коростишеві, де він готував метеоспостерігачів із числа студентів семінарії. За ініціативою та підтримкою О.І. Воєйкова він розпочав дослідження в Коростишеві та Березівці з мікроклімату лісу й написав новаторську монографію "Лес и климат", яка отримала високу оцінку науковців-природознавців.

Цей перелік можна продовжувати, оскільки сотні ентузіастів -учителів, лікарів, інженерів, агрономів, лісників - безкорисливо й самовіддано проводили метеорологічні спостереження на території України.

Перша світова й громадянська війни завдали великих збитків метеорологічній мережі України. По закінченні громадянської війни при Наркомземі Української республіки була створена Метеосекція, що стала методичним і організаційним метеорологічним центром. У кінці 1921 р. Рада Народних Комісарів Української Республіки прийняла постанову про створення Центральної метеорологічної служби (Укрмет), яку очолив талановитий організатор М.І. Данилевський. Колектив співробітників Укрмету за короткий термін проробив величезну роботу з організації мережі метеорологічних станцій та створення прогностичної служби погоди. Почав видаватись науково-популярний журнал українською мовою "Провідник спостерігача-дослідника", перейменований потім у "Погода й життя", а також почали друкуватися "Ежедневный синоптический бюллетень" та інші видання.

Київську метеорологічну обсерваторію очолив видатний російський учений В.І. Срезневський, величезні заслуги якого в російській, українській і світовій метеорологічній науці були високо оцінені науковою громадськістю: він був обраний дійсним членом Академії наук УРСР. Київська метеорологічна обсерваторія в складі Укрмету стала науковим і методичним центром метеорологічної науки України.

Укрмет став початком Державної гідрометеорологічної служби України.

Для підготовки кваліфікованих спеціалістів для Укрмету урядом України створюються спеціальні навчальні заклади, зокрема, у 1932р. у Харкові - Інженерний гідрометеорологічний інститут (нині Одеський), та ряд гідрометеорологічних технікумів, в яких підготовлено тисячі спеціалістів.

Для здійснення ряду важливих досліджень, пов'язаних з великими народногосподарськими проблемами, у 1930р. організовується Гідрометеорологічний науково-дослідний інститут.

До початку Великої Вітчизняної війни Гідрометеослужба України налічувала 164 метеорологічних, 27 гідрологічних, 3 стокових станції, 630 водомірних і понад 1000 метеорологічних постів, а в Києві, Одесі, Харкові діяли обсерваторії.

Війна й окупація німецько-фашистськими військами України завдали великої шкоди українській метеорології та гідрології: була знищена гідрометеорологічна мережа, гідрологічні та метеорологічні станції перетворились в руїни.

Повоєнний період характеризувався найбільшими темпами розвитку гідрометеорології в Україні. Відновлено мережу станцій, проведено модернізацію вимірювальної техніки, засобів зв'язку та інформації, створюються нові обсерваторії, прогностичні центри, вдосконалюються прогностичні методи, відкриваються пункти вертикального зондування атмосфери, здійснюється перебудова системи обслуговування галузей народного господарства, організовується спеціалізований морський флот тощо. Швидко розвиваються дослідження у створеному в 1953 році Українському науково-дослідному гідрометеорологічному інституті (УкрНДГМІ) під керівництвом талановитого вченого Г.Ф. Приходька, після смерті якого інститут очолив професор К.Т. Логвінов. Колективом науковців інституту проводилась величезна робота в галузі кліматології, сільськогосподарської метеорології, фізики хмар і активних впливів на погоду, теорії та методів прогнозування погоди, теплового й водного балансу України, гідрологічного режиму річок та ін. Інститут видавав "Труды УкрНИГМИ", детальні кліматичні й гідрологічні довідники, монографії та іншу наукову літературу.

Науково-дослідні роботи з гідрометеорології успішно проводилися й у вищих навчальних закладах України, де також готували метеорологів, гідрологів та океанологів.

Зазначимо, що розвиток метеорології в Україні проходив у тісному зв'язку з розвитком української географії, оскільки метеорологія є невід'ємною частиною комплексу наук про Землю, що яскраво показано в книзі Я.І. Жупанського "Історія географії в Україні".

Запитання для самоперевірки:

1.Як розвивалась метеорологія в Україні?

2.Розкажіть про роль видатних українських учених у розвитку світової метеорологічної науки.

РОЗДІЛ II

АТМОСФЕРА, ЇЇ БУДОВА ТА ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПАРАМЕТРИ, ЯКІ ХАРАКТЕРИЗУЮТЬ ЇЇ СТАН

Основні питання:

1.Склад атмосфери.

Метеорологічні величини та атмосферні явища.

Тема З

СКЛАД АТМОСФЕРИ

Мета: вивчити склад атмосфери, загальні відомості про атмосферу Землі, поділ атмосфери на шари, основні терміни.

План:

1.Загальні відомості про атмосферу Землі.

2.Поділ атмосфери на шари.

3.Поділ атмосфери на шари за характером зміни температури повітря з висотою.

4.Поділ атмосфери на шари за складом повітря.

3.1. Загальні відомості про атмосферу Землі

Планета Земля - одна з дев'яти великих планет сонячної системи, яка обертається навколо Сонця по еліптичній орбіті з середньою швидкістю 29,8 км с^-1 та навколо своєї осі з кутовою швидкістю 7,292*10^-5 с^-1 . Дійсна форма Землі дещо відмінна від мало стиснутого еліпсоїда обертання (сфероїда) і називається геоїдом. У таблиці 3.1 наведені основні дані земного сфероїда. Зазначимо, що для розв'язання переважної більшості геофізичних та географічних завдань можна нехтувати малим відхиленням геоїда від сфероїда, а в деяких випадках набувати форми Землі у вигляді кулі.

Планета Земля складається з трьох оболонок: 1) твердої (літосфери), 2) рідкої (гідросфери), 3) газоподібної (атмосфери).

Атмосфера Землі суцільною оболонкою оточує нашу планету і являє собою суміш газів, яку називають повітрям. Склад сухого повітря поблизу поверхні Землі характеризується такими даними (табл. 3.2):

Наведений в таблиці 3.2 відсотковий вміст об'ємів механічної суміші газів атмосферного сухого повітря в цілому зберігається до висот 90 - 96 км. Вище, внаслідок дисоціації газових молекул ультрафіолетовим випромінюванням Сонця, склад атмосферного повітря змінюється. Так, поряд з молекулярним азотом (N₂) та молекулярним киснем (О₂) виникають атомарний азот (N) та атомарний кисень(О).

Таблиця 3.1