Несчастья невских берегов. Из истории петербургских наводнений

Померанец Ким

Метеорологические элементы

Неустойчивая погода, грозящая опасностями, напротив, сразу же привлекает внимание к текущим сообщениям о метеорологических характеристиках. Сами специалисты-метеорологи именуют эти характеристики «метеорологическими элементами».

Основные из них следующие.

1. Температура воздуха – выражает физическое состояние атмосферы, ее внутреннюю энергию. Измеряется не прямо (подобно, например, длине), а путем соприкасания измеряемого объекта с термометрическим веществом, в качестве которого могут использоваться вода, спирт, ртуть. В метеорологическом термометре термометрическим веществом обычно служит ртуть, помещенная в резервуар термометра. Считается, что термометр изобрел Галилей в 1597 г. Применяются термометры различных конструкций, различного назначения и различной

точности, например минимальные, максимальные, почвенные, глубоководные и другие, фиксирующие измеренную температуру. Выражается по стоградусной шкале, предложенной в 1742 г. Андерсом Цельсием, профессором астрономии шведского университета в Упсале.

В отечественную метеорологию шкала введена с 1 января 1870 г. директором Главной физической обсерватории (ГФО) Г.И. Вильдом, отмечавшим: «Может показаться поразительным, что до сих пор в науке остается нерешенным вопрос, что надо разуметь под температурой воздуха, тогда как этот вопрос является основным для метеорологии». В итоге многолетних исследований Вильд установил, что для надежного определения действительной температуры воздуха необходимо выполнить три условия: 1) защитить термометры от солнечной радиации; 2) создать вентиляцию у резервуаров термометров; 3) установить термометры на такой высоте, чтобы исключить влияние земной поверхности. Окончательное решение, принятое в инструкции 1889 г., гласило: «Термометр, установленный в цинковой клетке деревянной будки (будке Вильда или русской будке) на высоте 2 м над поверхностью почвы, после двухминутного вентилирования потоком воздуха скоростью 2– 2,5 м/сек, дает истинную температуру воздуха».

2. Атмосферное давление – сила, действующая на единицу площади. Измеряется высотой ртутного столба, уравновешивающего давление атмосферы. Выражается в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Нормальным (стандартным) атмосферным давлением считают вес столба ртути высотой 760 мм с основанием 1 кв. см. В единицах силы – миллибарах, которыми также пользуются метеорологи, такому давлению соответствует 1013,2 миллибар. В Петербурге зафиксированы колебания от 730 мм (сентябрь 1948 г.) до 790 мм (ноябрь 1941 г.). Величина атмосферного давления вызывает в наше время сугубый интерес в связи с всеобщей озабоченностью состоянием здоровья каждого индивида и человечества в целом. Не уместно ли вспомнить «Золотого теленка»? – «Вы знаете, Зося, – сказал великий комбинатор, – на каждого человека, даже партийного, давит атмосферный столб весом в двести четырнадцать кило. Вы этого не замечали?..»

Атмосферное давление измеряется барометрами. Изобрел этот прибор Торричелли в 1643 г. В России с 1835 г. использовался барометр конструкции А.Я. Купфера, основателя и первого директора ГФО. В 1870—1882 гг. этот барометр был усовершенствован Вильдом, заново построен, сравнен с другими приборами, в том числе и заграничными, доведен до высокой точности. Установленные в ГФО барометры Купфера Вильда получили титул «нормальных», служили эталонами в течение столетия, до 1977 г.

3. Ветер – движение воздуха относительно земной поверхности.

3.1. Направление ветра – указание точки горизонта, откуда дует ветер. В наземных метеорологических измерениях направление дается по странам света с делением горизонта на 8 или 16 частей (румбов) или в градусах, ведя отсчет от севера по часовой стрелке. Так, ветер северного направления обозначается «с» и 0 градусов, северо-восточного – «св» и 45 градусов, южного – «ю» и 180 градусов, западного – «з» и 270 градусов, северо-западного – «сз» и 315 градусов. В Петербурге, морском городе, часто приходится встречаться с указаниями направлений течения воды. Необходимо знать, что они отсчитываются от точки, куда стремится поток. Так, невские воды продолжают свое движение в Невской губе и далее к Финскому заливу, то есть течение имеет в ординарных условиях западное направление, от города. А западный ветер направлен к городу.

3.2. Скорость ветра – скорость движения воздуха относительно земной поверхности. Измеряется длиной, пройденной частицей воздуха за единицу времени: в метрах в секунду, иногда в километрах в час.

Направление и скорость ветра измеряются по флюгеру, который состоит из укрепленных на столбе высотой 8-10 м указателя сторон света и доски весом 800 граммов, отклоняющейся силой ветра вдоль металлической дуги со штифтами. Каждому штифту соответствует определенная скорость. Принцип флюгера известен с древности, но в метеорологическую практику России этот прибор внедрен Вильдом в 1869—1871 гг. и в почти неизменном виде используется до сих пор. Генрих Иванович не довольствовался флюгером и изобрел механический прибор для измерения скорости ветра – анемометр, в котором движение воздуха воспринималось

четырьмя вращающимися полушариями («чашками») и счетчиком числа оборотов. Испытания анемометра проводились летом 1871 г. на Варшавской железной дороге при безветренной погоде. Чашки были установлены на тендере паровоза, скорость которого регулировалась в пределах 15—45 км/час. У каждого верстового столба отмечалось время и число оборотов чашек. После таких испытаний и поверок анемометр использовался в практической работе. Приборы для измерения скорости и направления ветра постоянно совершенствовались и наряду с традиционными флюгерами применяются и в настоящее время. Наиболее распространены электрические анемометры, фиксирующие направление, осредненную скорость ветра и его максимальные порывы.

4. Влажность воздуха – содержание водяного пара в воздухе. Абсолютная влажность – количество водяного пара в единице объема, измеряемое в граммах на 1 кубический сантиметр. Относительная влажность – отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к его количеству при полном насыщении. Практически используется и непосредственно воспринимается именно относительная влажность, выражаемая в процентах. Влажность воздуха измеряется косвенно: через температурные измерения, как разность показаний обычного («сухого») термометра, показывающего температуру окружающего воздуха, и показания «смоченного» термометра, с поверхности которого происходит испарение. По измеренным значениям температур с помощью специальных таблиц находят абсолютную и относительную влажность. Существуют также гигрометры – приборы, непосредственно измеряющие влажность с помощью обезжиренного волоса, изменяющего длину при изменении относительной влажности. Измерение влажности воздуха считается в метеорологии едва ли не самой сложной процедурой.

Четырьмя перечисленными метеорологическими элементами исчерпываются сведения о текущей «мгновенной» погоде, сообщаемые нам средствами массовой информации (СМИ). Журналисты и комментаторы получают эти сведения из гидрометеоцентров, обсерваторий, управлений гидрометеослужбы. А туда они поступают по линиям связи с гидрометеорологических станций, где их наблюдали, измеряли, записывали и передавали каждые 3-6 часов, но не реже 2 раз в сутки. Сеть гидрометеорологических станций – источник наших знаний об атмосфере, основа службы погоды, главный субъект гидрометеорологии. Большинство станций возникали постепенно, в какой-то степени даже стихийно, их создатели остались неизвестными. Вокруг уже существовавших поселений администраторы, строители, купцы, энтузиасты-краеведы и другие заинтересованные любознательные люди выбирали участки, удобные для наблюдений за погодой и характеризующие метеорологические условия данной местности. Вначале наблюдения были визуальными, чисто описательными, но постепенно оснащались приборами и оборудованием. Ряд станций создавались планомерно, особенно во вновь осваиваемых районах – в Арктике, Сибири, Средней Азии. Все станции образовали государственную гидрометеорологическую сеть, методическое и научное руководство которой осуществляли вначале отдельные ученые, а затем специальные учреждения, такие как Главная физическая (геофизическая) обсерватория, региональные обсерватории, местные управления гидрометеорологической службы. Каждая гидрометеорологическая станция представляет собой, по существу, своеобразную физическую лабораторию под открытым небом. История каждой станции органически связана с историей своего региона и является частью его материального и культурного достояния.

Гидрометеорологическая сеть России насчитывает в настоящее время более 3000 станций, из них около 500 расположены на Северо-Западе, в том числе примерно несколько десятков в Ленинградской области. Наблюдают погоду и в самом Петербурге. Главная станция находится на Песочной набережной Малой Невки. Она перенесена сюда в 1933 г. с приустьевой части Васильевского острова, где действовала с 1834 г. как Нормальная обсерватория при Горном институте, затем с 1863 г. в составе Главной физической обсерватории.

Эту городскую гидрометеорологическую станцию можно с полным основанием отнести к петербургским достопримечательностям. В черте города в разное время работали, а некоторые действуют и сейчас, другие станции наблюдений за погодой: в парке Лесотехнической академии, в Морском порту, в аэропорту «Пулково», вблизи железнодорожной станции Фарфоровская, на Охте при Гидрометеорологическом университете. В окрестностях Петербурга – в Ломоносове, Кронштадте, Лисьем Носу, Сестрорецке – также находятся гидрометеорологические станции. Жаль только, что городские и пригородные станции так или иначе испытывают антропогенную нагрузку, которая искажает истинные условия погоды. Впрочем, такое положение открывает возможности для проведения различных методических работ по учету влияния города на погоду.