В настоящее время не имеется полного курса метеорологии, соответствующего современному состоянию науки; единственные два полных курса K д mtz, "Lehrbuch d. M." (1833) и Schmid, "Lehrbuch der M." (1860) уже значительно устарели во многих частях. Из менее полных руководств, обнимающих все части науки, укажем на von Bebber, "Lehrbuch der M."; Лачинов, "Основы М.". Гораздо короче и популярнее известный курс Mohn, "Grundz ь ge der M."; здесь главное внимание обращено на явления погоды, имеется русский перевод с 1-го немецкого издания: "М., или Наука о погоде".

Совершенно самостоятельная книга о погоде: Abercromby, "Weather" (есть немецкий перевод); систематическое руководство по учению о погоде: von Bebber, "Handbuch der aus ь benden Witterungskunde". Книга Поморцева, "Синоптическая М.", по своему характеру стоит посередине вышеупомянутых. По динамической M.: Sprung, "Lehrbuch der М.". По климатологии: Hann, "Handbuch der Klimatologie"; Воейков, "Климаты земного шара". По сельскохозяйственной M.: Houdaille, "Meteorologie agricole"; по лесной М.: Hornberger, "Grundriss der M.". Совершенно популярные, очень краткие курсы "Houzeau et Lancaster Meteorologie"; Skott, "Elementary М.". Сборники наблюдений и периодические издания - см. Метеорологические издания. [6]

С момента своего возникновения человечество постоянно подвергалось благоприятным или неблагоприятным влияниям атмосферы. К настоящему времени, несмотря на высокий уровень развития, большую защищенность людей от естественных катаклизмов, такие стихийные бедствия, как засуха, наводнения, смерчи наносят потери хозяйственной деятельности людей. Все это вызывает необходимость исследования метеорологических элементов и прогнозирование погоды. Для этого надо иметь знание об использовании исследовательских приемов метеорологических элементов на наземных метеорологических станциях, аэрологических станциях, с помощью самолетов, космических ракет.

2.2 Современные метеорологические приборы

Прогноз погоды формируется исходя из характерных явлений природы, изменения температуры воздуха, силы и скорости ветра. Самые обыкновенные и частые явления природы -- это облака, солнце, дождь и просто хорошая погода, гораздо реже природные явления образуют стихию. Для исследования явлений природы и составления предстоящих прогнозов погоды используются метеорологические станции с самых разных частей земного шара.

Термометр представляет собой специальный прибор, предназначенный для измерений текущей температуры конкретной среды при контакте с ней.

В зависимости от вида и конструкции, он позволяет определить температурный режим воздуха, человеческого тела, почвы, воды и так далее.

Современные термометры подразделяются на несколько видов. Градация приборов в зависимости от сферы применения выглядит так:

· бытовые;

· технические;

· исследовательские;

· метеорологические и другие.

Также термометры бывают:

· механические;

· жидкостные;

· электронные;

· термоэлектрические;

· инфракрасные;

· газовые.

Каждый из названных приборов имеет собственную конструкцию, отличается принципом действия и областью применения.

В основе жидкостного термометра лежит эффект, известный как расширение жидкостных сред при нагревании. Чаще всего в подобных приборах используется спирт либо ртуть. Хотя от последней планомерно отказываются в виду повышенной токсичности этого вещества. И все же, данный процесс так до конца не завершен, так как ртуть обеспечивает лучшую точность измерений, расширяясь по линейному принципу.

В метеорологии чаще применяют приборы, наполненные спиртом. Объясняется это свойствами ртути: при температуре в +38 градусов и выше она начинает густеть. В свою очередь, спиртовые термометры позволяют оценивать температурный режим конкретный среды, нагретой 600 градусов. Ошибка измерений не превышает доли одного градуса.

Гигрометр - прибор, который определяет уровень влажности воздуха в окружающем пространстве и тем самым играет достаточно важную роль, так как от этого показателя во многом зависит самочувствие людей.

Особенно сильному влиянию влажности воздуха подвержены метеозависимые люди, астматики и сердечники. Необходимо поддерживать нормальный уровень показателя, а для того, чтобы следить за его изменениями, и используют гигрометр.

Первые гигрометры появились еще в 18 веке. До сегодняшнего дня они прошли долгий путь развития: от простейших механических до электронных и психрометрических.

Гигрометры бывают следующих видов:

· волосной;

· весовой;

· керамический;

· конденсационный;

· электронный;

· психрометрический (психрометр).

Рассмотрим более подробно технологию действия каждого вида устройства.

Волосные гигрометры работают на основе обычного волоса и его свойств. Волос может изменять свою длину при различной влажности воздуха. Он натягивается на дощечку или рамку и, удлиняясь или укорачиваясь, двигает стрелку, которая в свою очередь перемещается по шкале устройства.

Волосной гигрометр хорош для домашнего использования, если необязательно получение предельно точных данных.

Также их не стоит перемещать или как-то иначе механически на них воздействовать. При малейшем ударе гигрометр может выйти из строя, так как вся его конструкция достаточно хрупка и деликатна.

Барометр - прибор, измеряющий показания давления воздуха на окружающие предметы, был изобретен в 17 веке выдающимся итальянским ученным Э. Торричелли. Первоначально выглядел как стеклянная трубка с отметками, внутри её наполняла ртуть. В момент проведения исследования столбик ртути находился на 760 мм, теперь этот показатель принято считать уровнем нормального давления, по которому судят, повышается давление или наоборот понижается. Прибор такого вида благодаря высокой степени точности и сейчас применяются на различных метеостанциях и в научных лабораториях.

Спустя 2 века, проведя огромное количество испытаний и пользуясь наработками выдающегося немецкого ученого Якова Лейбница, инженер-изобретатель из Франции Люсьен Види явил миру свое «детище» - усовершенствованный барометр-анероид (от греческого «анерос» - «без влаги»), который был намного безопаснее в использовании и имел более легкий вес.

На сегодняшний день существуют такие разновидности:

· Жидкостные барометры;

· Ртутные;

· Барометры- анероиды;

· Электронные.

Анемометр -- это метеорологический прибор при помощи котрого измеряют скорость воздушных потоков и ветра. Был изобретён в 1667 году. Современные анемометры, помимо скоростных характеристик воздушных масс, измеряют температуру воздуха.

Классификация анемометров и принцип их работы

Существует множество разновидностей анемометров, однако чаще всего для измерений используют:

· чашечный;

· крыльчатый;

· ультразвуковой.

Ультразвуковой анемометр реже других используют для измерения скорости ветра. Как уже понятно из названия, он измеряет скорость звука в помещении, которая меняется в зависимости от направления перемещения воздушных масс.

Облакомеры используются в метеорологии, когда нужно точно определить высоту нижней границы облаков. Данный прибор способен за небольшой отрезок времени обеспечить получение точных результатов. При этом его работа может быть основана как на лазере, так и на любом другом элементе, который способен выступать в качестве когерентного света. Ещё одна цель использования данного прибора -- это определение уровня концентрации аэрозолей атмосферы

Современная наука использует для регистрации окружающего воздуха и воды специальные высокочувствительные приборы. Их название - термографы, которые способны обеспечить непрерывную регистрацию температуры. В качестве чувствительного элемента в нём предусмотрена небольшая пластина из биметалла. Дополнительными элементами являются термометры (жидкостной или сопротивления).

На данный момент существует несколько типов термографов, которые отличаются промежутком времени, затрачиваемый на полный оборот барабана: суточные и недельные. Их использование нужно для автоматической регистрации изменений температуры, поэтому такой прибор нужен во всех организациях, которым требуется непрерывное получение точных данных о колебаниях температур в определённом регионе. Благодаря тому, что процесс наблюдения и регистрации производится автоматически можно получить непрерывную кривую, используя её в дальнейшем для описания температуры в определённый промежуток времени. При этом достигается минимизация полученных ошибок, что обусловлено при регистрации колебаний температур с помощью обычного ртутного термометра. Чаще всего это случайные ошибки, избежать которых можно путём использования термографа.

Рисунок 3 Метеозонд

Метеозонд (рисунок 3) - устройство для измерения различных параметров атмосферы.[1]

В наши дни метеорологические зонды повсеместно используются на аэрологических станциях для контроля погоды.

В начале двадцатого века зондирование атмосферы проводилось с самолётов или привязных аэростатов. Показания установленных на них датчиков нужно было снимать вручную. Первый метеорологический радиозонд спроектировал советский учёный П.А. Молчанов в 1928 году и запустил в январе 1930 года. С этого переломного момента в истории наблюдений за погодой метеорологическое зондирование стало основным способом прогнозирования.

Во всём мире насчитывается более 10000 станций радиозондирования. Часть из них располагается на земле, часть на морских судах. И на каждой из них метеорологические зонды запускают два раза в сутки: ровно в полдень и в полночь по Гринвичу. Зонды, запущенные без согласования с аэрослужбами, могут стать причиной авиакатастрофы.

Метеорологические зонды могут быть двух типов:

· управляемые: с помощью радиосигналов можно направлять движение и контролировать высоту зонда;

· неуправляемые: движущиеся за счёт воздушных потоков.

Метеорологический спутник (рисунок 4) - один из видов искусственных спутников, выполняющий метеорологические наблюдения - с его помощью получают из космоса метеорологические данные. На борту спутника находятся приборы, позволяющие осуществлять мониторинг температуры на поверхности планеты, а также вести мониторинг облачного и снегового покрова.



Рисунок 4 метеоспутник

В метеорологическую систему входят помимо спутников погоды также станции, принимающие и обрабатывающие поступающие сведения. Снимок (в видимой области спектра) является фотографией Земли, на которой представлен характер облачности, её объем и распределение по территории.

Инфракрасный снимок предоставляет сведения о температуре на поверхности нашей планеты и градиентах температуры. Полученные сведения дают возможность анализировать термодинамические свойства атмосферы, и затем использовать данные в прогнозах погоды.

Полученные снимки хранятся в запоминающих устройствах и при пролёте над приемной станцией передаются на наземные станции. Спутник на постоянной орбите находится над определённой точкой в фиксированное время.

История спутниковых метеорологических наблюдений началась в 1967 году с КА «Космос-144». В том же году заработала система Метеор, созданная специально для целей наблюдения за погодой.

Метеорологическая станция представляет собой специальное учреждение, созданное для постоянного проведения наблюдения за состоянием атмосферы и происходящих в атмосфере процессов.

Эти замеры делаются при помощи специальных метеорологических приборов, которые способны определять:

· уровень солнечной радиации;

· температуру воздуха;

· влажность воздуха и почвы;

· давление атмосферы;

· направление ветра и его скорость;

· количество атмосферных осадков;

· уровень снежного покрова;

· облачность;

· иные данные.

Метеостанция включает в себя специальную площадку, на которой устанавливаются метеоприборы, а также помещение, в котором установлены автоматические приборы, регистрирующие происходящие процессы, и где производится обработка полученных в процессе наблюдения данных.

Каждое из современных государств создаёт у себя подчинённые метеорологические службы, которые включают в свой состав метеорологические учреждения и сеть специально созданных станций.

К их задаче относится:

· проведение научных исследований, происходящих в атмосфере явлений для их практического использования в народном хозяйстве;

· получение данных, касающихся климатических условий%

· информация о погоде и её прогнозы.

Запись всех поступающих от метеорологических приборов данных (от термографа, психометра, гигрографа, барографа) происходит в постоянном режиме и снимается через каждые 180 минут.

Таким же образом информация собирается во всем мире. После этого она отправляется в основной центр. На территории РФ информация стекается в Метеобюро Москвы и Московского региона. После этого все данные обрабатываются и заносятся в компьютер. На последнем этапе создаются суточные прогностические метеокарты. Для вычисления происходящих атмосферных фронтов используются приземные и высотные данные. Полученные в результате данные со всех регионах уходят в Гидрометцентр РФ, где происходит их обработка. При помощи спутниковых данных информация передается во Всемирную метеоорганизацию, в которую входит 185 стран.

Существующих в России мощностей для работы метеорогогов уже не хватает. В связи с этим Гидрометцентр принимает участие в торгах по приобретению более мощного ПК. [3]



3. Метеорология в авиации

3.1 Взаимодействие метеорологии и авиации

В ноябре 1910 года в Севастополе начала работать первая русская школа военных летчиков. Главная физическая обсерватория стала обеспечивать ее прогнозами погоды, а вскоре при школе была организована и своя авиаметеорологическая служба. Таким образом, создание в России авиационно-метеорологическои? службы непосредственно связанно с военнои? авиациеи?.

После окончания Великои? Отечественнои? вои?ны воздушныи? флот интенсивно развивался. Он оснащался новыми современными самолетами. Стало понятно, что слишком многое в послевоеннои? гражданскои? авиации зависит от погоды и знание происходящего в атмосфере значительно упрощает задачу пилоту и повышает его безопасность в небе. Одновременно с бурным развитием сети воздушных гаванеи? в СССР увеличивалось и число авиационных метеорологических станции?. Главнои? задачеи? авиационнои? метеорологии является разработка вопросов обеспечения безопасности полетов, регулярности движения воздушных судов и эффективного применения авиационнои? техники в различных условиях погоды.

Авиационная метеорология связана, с однои? стороны, с рядом областеи? авиационных знании?, например, с аэродинамикои?, которая затрагивает такие вопросы, как строение и термоинамика атмосферы, турбулентность и т.д.

Связана она и с теориеи? самоле?товождения и навигациеи?, которые при решении ряда своих задач опираются на современные сведенья о полях воздушных течении? в атмосфере. С другои? стороны, авиационная метеорология тесно связана с физикои? атмосферы, синоптическои? метеорологией, аэрологиеи? и др. 9]

Авиационная метеорология постоянно развивается с развитием авиации. Так, раньше при малоскоростнои? авиации рассматривались метеоусловия только тропосферы.

Реактивные самолеты давно перешагнули скорость звука, и вышли за пределы тропосферы. Полеты в нижнеи? стратосфере стали повседневностью. В перспективе планируются полеты в верхнеи? стратосфере и мезосфере со скоростями, значительно превышающими скорость звука. Это обязывает авиационных метеорологов изучать условия полетов в этих слоях атмосферы. А развитие космическои? техники требует уче?та условии? околоземного космического пространства.

Безопасность полетов на больших высотах, их регулярность и экономичность нельзя обеспечить без тщательного учета влияния температуры воздуха, направления и скорости его движения и других характеристик физического состояния атмосферы. Авиационная метеорология развивалась в неразрывнои? связи с метеорологиеи? и авиациеи?. В истории авиационнои? метеорологии можно условно выделить несколько периодов.

До авиации широкое развитие получило воздухоплавание - передвижение по воздуху на управляемых и неуправляемых аппаратах легче воздуха. То есть воздухоплавание подготовило почву для авиации.

Еще до появления первых самолетов были получены важ ные сведения о влиянии метеорологических условии? на полеты воздушных шаров. Позже эти сведения использовались и для обеспечения авиации. Например, Д. И. Менделеев, занимав шии?ся метеорологическими исследованиями применительно к решению некоторых задач воздухоплавания, разработал основы теории барометрического высотомера, изучал распределение ряда метеорологических величин по высоте.

Во второи? половине XIX века проводились исследования атмосферы с помощью аппаратов легче воздуха, которые были направлены на решение таких задач, которые впоследствии способствовали установлению законов сопротивления воздуха полету летательного аппарата, разработке теории подъемнои? силы, устои?чивости и управляемости самолета и т. п.

3.2 Периоды истории авиационнои? метеорологии

Первыи? период истории авиационнои? метеорологии 1910-1940 гг.) характеризуется использованием материалов наблюдении? у поверхности земли, приземных синоптических карт, косвенных методов аэрологии и шаропилотных данных о ветре на высотах в ясную погоду.

Первая школа военных летчиков, начавшая работать в Севастополе в 1910 г., поставила задачу обеспечения полетов данными о фактическои? погоде и прогнозами погоды. Состав ление прогнозов погоды для школы взяла на себя Главная физическая обсерватория (ГФО).

Во время первои? мировои? вои?ны в связи с боевым применением авиации и необходимостью ее обеспечения было создано Главное военно-метеорологическое управление (Главмет), на которое возлагалось решение большинства вопросов обеспечения фронтов метеорологическими данными.

Была создана аэронавигационная служба, занимавшаяся в основном метеороло гическим обеспечением полетов.

Позднее, в 20-х годах прошлого столетия, была организо вана Центральная аэрологическая станция, которои? был придан специальныи? авиаотряд для регулярного зондирования атмо сферы. В 1922 г. при опытном московском аэродроме было создано аэронавигационное отделение, в 1923 г. преобразованное в Центральную аэронавигационную станцию, а затем в Главную авиаметеорологическую станцию. Она стала центром опера тивнои? работы по метеорологическому обеспечению авиации.

Развитию авиационнои? метеорологии способствовало внедрение фронтологического метода в практику аэросиноптического анализа, создание П.А. Молчановым радиозонда, распространение радиозондирования и начавшееся использование метода барическои? топографии.

Второи? период истории авиационнои? метеорологии (1940-1960 гг.) был периодом широкого использования при метеорологическом обеспечении полетов карт барическои? топо графии (БТ) и данных разведки погоды, централизации информационнои? и прогностическои? работы, дальнеи?шего развития научных исследовании? по проблемам метеорологических усливии? полетов на различных высотах.

Исходную информацию для составления карт БТ поставляла созданная к этому времени сеть аэрологических станции?. Карты БТ позволили глубже анализировать атмосферные процессы, успешнее вести авиационно-прогностическую работу. [1]

Существенное развитие получила разведка погоды. Ее значение особенно возросло в годы Великои? Отечественнои? вои?ны, когда прогнозирование погоды для обеспечения боевых деи?ствии? авиации приходилось вести по «обрезанным» синоптическим картам.

Возросшие потолки, скорости и дальности полетов самолетов поставили задачу детального изучения метеорологических условии? полетов в верхнеи? тропосфере и нижнеи? стратосфере. Более актуальнои? стала необходимость подробного исследования опасных для полетов метеорологических явлении?. Поэтому значительное внимание уделялось изучению опасных для полетов метеорологических явлении? - гроз, интенсивнои? турбулентности, обледенения и т. п.

Работы в области атмосфернои? турбулентности помогли авиационным специалистам глубже познать условия полетов при болтанке, определить оптимальные запасы прочности конструкции самолетов, всесторонне исследовать динамику полетов в турбулентнои? атмосфере и выработать необходимые рекомендации по пилотированию самолетов и вертолетов, по обеспечению безопасности полетов при болтанке.

Третии? период истории авиационнои? метеорологии (с 60-х годов) характеризуется дальнеи?шим техническим оснащением оперативных метеорологических подразделении?, обеспечивающих авиацию: получением и использованием информации от метеорологических радиолокаторов (МРЛ) и искусственных спутников Земли (ИСЗ); применением электронных вычислительных машин (ЭВМ) для составления авиационных прогностических карт погоды (АКП). Еще больше централизуется сбор и распространение метеорологической информации.

Оснащение гражданской авиации реактивными самолетами, дальнейшее увеличение скорости, высоты и дальности полетов самолетов предъявили более высокие требования к метеорологической информации и метеорологическому обеспечению полетов. Это стимулировало исследования по авиационной метеорологии

В этот период началось создание автоматизированной системы метеорологического обеспечения полетов (АСМОП). Для метеорологического обеспечения авиации существенное значение имеет Программа Всемирнои? службы погоды, разработанная экспертами многих стран - членов Всемирнои? метеорологической организации (BMQ). В Программе предусматривается широкое использование современных возможностеи? автоматизации метеонаблюдении?, сбора, обработки, анализа и передачи метеорологическои? информации, необходимой для обеспечения авиации. В настоящее время эта Программа успешно реализуется.

Значительное развитие получило международное сотрудничество в области авиационной метеорологии по линии Международнои? организации гражданскои? авиации - ИКАО (ICAO - International Civil Aviation Organization) и ВМО. Сотрудничество ИКАО и ВМО регулируется специальным рабочим соглашением, заключенным между этими организациями: ИКАО разрабатывает требования к метеорологическому обеспечению, вытекающие из запросов гражданскои? авиации, а ВМО определяет научно-обоснованные возможности их выполнения и разрабатывает соответствующие рекомендации.



Заключение

Совокупность значений метеорологических элементов и атмосферных явлений, наблюдаемых в определённый момент времени в той или иной точке пространства называется - погодой. Понятие «Погода» относится к текущему состоянию атмосферы, в противоположность понятию «Климат», которое относится к среднему состоянию атмосферы за длительный период времени. Если нет уточнений, то под термином «Погода» понимают погоду на Земле. Погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы) и в стратосфере -- атмосферном слое, располагающемся на высоте примерно от 11 до 50 километров. Погоду можно описать давлением, температурой и влажностью воздуха, силой и направлением ветра, облачностью, атмосферными осадками, дальностью видимости, атмосферными явлениями (туманами, метелями, грозами) и другими метеорологическими элементами.

Метеорология важнейшая наука, помогающая людям строить свои планы и развивать человечество.

Огромное количества специалистов взаимодействуют с метеорологии и от этого взаимодействия зависит безопасность людей, например, как в авиации или в море.

В данной работе мы разобрали и изучили всю историю развития метеорологии в мире и в России, рассмотрели важный людей (пионеров) метеорологии, рассмотрели древние и современные источники получения погодных данных и метеорологических исследований.

Так же в полном объёме были исследованы

- доказательства важности метеорологии

- взаимосвязь метеорологии и авиации

- анализ средств изучения погоды.

Вывод: метеорология на всем промежутке времени всегда была важна как наука и как средство предсказания погоды.

Список использованных источников

1. Афарова Ю. В. Современная авиационная метеорология 1999 г.

2. Бунин Е. О. История метеорологии,2009 г.

3. 7. Брыгов Н.В. Метеорологии, 1996 г.

4. Васильева // Научный вестник МГТУ ГА, 2009. № 178. с. 76.

5. АП-25, Нормы летной годности самолетов транспортной категории. М: Авиаиздат, 2004 г.

6. Зубков Б.В., Минаев Е.Р. Основы безопасности полета. М.: Транспорт, 1987.

7. Пигин К.О. Метеорология // Научный вестник МГТУ ГА: Серия Студенческая наука. М.: МГТУ ГА, 2006. № 110. с. 16.

8. Круглякова О.В. Оборудование метеорологии, 1986 г.

9.Чернигин К.О., Атлас погоды. Атмосферные явления и прогнозы Бюшгенс Г.С, Студнев Р.В. Аэродинамика самолета. Динамика продольного и бокового движения. М.: Машиностроение, 1979.

10. СS-25 Book 1, Certification Specifications. EASA, 2003.

Размещено на Allbest.ru