Наука • Технологии

„История на времето“ от Антон Оруш – част 3: От Античността до раждането на съвременната метеорология

„История на времето“ от Антон Оруш – част 3: От Античността до раждането на съвременната метеорология

Антон Оруш е най-големият колекционер на българска техника. Неговата първа поредица при нас се казва „История на времето“. В нея ще проследим развитието на метеорологията като наука – от първите опити на древните хора да обяснят и предсказват времето до съвременните метеорологични наблюдения и технологии. Ще видим как през вековете се променят представите за атмосферата, валежите, ветровете и другите природни явления.

Антон Оруш започва събирането на мащабна колекция от всякаква техника, произведена в България още през 2009 г. Той стартира и сайта Sandacite BG, в който публикува стотици статии по историята на българската техника. През 2019 и 2020 г. излизат две издания на неговата „Голяма книга за българската техника“, а през 2024 г. – втората му книга „Произведено в България“. Антон работи в Университетската библиотека „Св. Климент Охридски“. Оруш приема за своя задача популяризирането на българската технологична история и опазването ѝ от забрава и унищожение.

Приятно четене:

От Античността до раждането на съвременната метеорология

Метеорологията продължава да се изучава и развива през вековете, но едва през епохата на Ренесанса, от XIV до XVII век, в тази област се постигат значителни успехи. Учени като Галилей и Декарт въвеждат нови методи и идеи, което води до научна революция в метеорологията.

Спекулациите относно причината за разливите на Нил приключват, когато Ератостен, според Прокъл, заявява, че е известно, че хора са достигали до изворите на реката и са наблюдавали дъждовете.

През епохата на римска Гърция и Европа научният интерес към метеорологията отслабва. През I в. пр. н. е. повечето натурфилософи твърдят, че облаците и ветровете се простират на височина до 111 мили, но Посидоний смята, че те достигат до пет мили, след което въздухът става чист, течен и сияен. Той се придържа стриктно към теориите на Аристотел. Към края на II в. пр. н. е. научният център се измества от Атина в Александрия – дом на прочутата Александрийска библиотека. През II в. сл. н. е. трудът на Птолемей „Алмагест“ засяга въпроси на метеорологията, тъй като тя се е разглеждала като дял от астрономията. Той прави и няколко астрологични прогнози за времето. Птолемей съставя карта на света, разделена на климатични зони според степента на осветеност, като продължителността на деня по време на лятното слънцестоене нараства с половин час за всяка зона в посока от екватора към Арктика. Той пише и за атмосферното пречупване на светлината в контекста на астрономическите наблюдения.

През 25 г. сл.н.е. римският географ Помпоний Мела систематизира учението за климатичните пояси. В периода 63–64 г. сл. н. е. Сенека написва съчинението „Naturales quaestiones“ („Природни въпроси“), което представлява компилация и синтез на древногръцки теории. За Сенека обаче теологията е от първостепенно значение и той вярва, че явления като светкавиците са свързани със съдбата. Втората книга (глава) от „Естествена история“ на Плиний Стари е посветена на метеорологията. Той отбелязва, че повече от двадесет древногръцки автори са изучавали метеорологията. Плиний не прави собствен принос, а стойността на труда му, подобно на този на Сенека, се състои в съхраняването на по-ранни хипотези и разсъждения.

В периода от 400 до 1100 г. научното познание в Европа се съхранява от духовенството. Исидор Севилски отделя значително внимание на метеорологията в трудовете си „Etymologia“, ,,De ordine creaturarum“ и ,,De natura rerum“ (,,Етимология“, ,,За реда на творенията“, ,,За природата на нещата“). Беда Достопочтени е първият англичанин, който пише за времето в съчинението си ,,De natura rerum“ (703 г.); трудът представлява обобщение на наличните по това време антични източници. Въпреки това съчиненията на Аристотел, включително ,,Meteorologica“, до голяма степен остават непознати до XII век. Макар и с научен подход, Исидор и Беда се придържат стриктно към буквата на Свещеното писание.

Ислямската цивилизация превежда на арабски множество антични трудове, които впоследствие са пренесени в Западна Европа и преведени на латински.

През IX век Ал-Динавари написва „Китаб ал-Набат“ („Книга за растенията“), в която разглежда приложението на метеорологията в земеделието по време на Арабската земеделска революция. Той описва метеорологичните характеристики на небето, планетите и съзвездията, Слънцето и Луната, лунните фази, сигнализиращи за смяната на сезоните и дъждовете, т. нар. ,,анва“ (небесните тела, свързвани с дъжда), както и атмосферни явления като ветрове, гръмотевици, светкавици, сняг и наводнения, наред с долини, реки и езера.

През 1021 г. в съчинението си ,,Opticae thesaurus“ (,,Съкровище на оптиката“) Алхазен показва, че атмосферната рефракция е причина и за явлението здрач; той изчислява, че здрачът настъпва, когато Слънцето се намира на 19 градуса под хоризонта, и въз основа на това прилага геометричен метод, за да определи максималната възможна височина на земната атмосфера на 52 000 крачки (около 49 мили, или 79 км).

Аделард от Бат е един от ранните преводачи на антични класически трудове. В съчинението си ,,Quaestiones naturales“ той разглежда и теми от областта на метеорологията. Според него плътният въздух поражда движение под формата на вятър. Той обяснява гръмотевиците със сблъсъка на ледени маси в облаците, като отбелязва, че през лятото ледът се топи. През XIII век теориите на Аристотел отново утвърждават господстващото си положение в метеорологията. През следващите четири века метеорологичните изследвания се свеждат главно до писане на коментари. Смята се, че преди 1650 г. са написани над 156 коментара към трактата ,,Meteorologica“.

В средновековната мисъл емпиричните доказателства са били по-малко значими от позоваването на класиците и авторитетите. През XIII век Роджър Бейкън се застъпва за експериментирането и математическия подход. В своя труд ,,Opus majus“ той следва теорията на Аристотел, според която атмосферата се състои от вода, въздух и огън, като я допълва с оптика и геометрични доказателства. Той отбелязва, че климатичните зони на Птолемей трябва да бъдат коригирани спрямо релефа на местността.

Алберт Велики пръв изказва предположението, че всяка капка падащ дъжд има формата на малка сфера и че именно тази форма определя възникването на дъгата в резултат на взаимодействието на светлината с всяка отделна капка. Роджър Бейкън пръв изчислява ъгловия размер на дъгата. Той посочва, че най-високата точка на дъгата не може да се появи на повече от 42 градуса над хоризонта.

В края на XIII и началото на XIV век Камал ал-Дин ал-Фариси и Теодорих от Фрайбург първи дават правилно обяснение на явлението „първична дъга“. Теодорих отива още по-далеч и обяснява и вторичната дъга.

Към средата на XVI век метеорологията се е развивала в две направления: като теоретична наука, основана на трактата „Метеорология“ (Meteorologica), и като астрологично прогнозиране на времето. Псевдонаучните прогнози, базирани на природни знаци, придобиват популярност и се ползват с подкрепата на църквата и владетелите. Тази практика е подкрепяна от учени като Региомонтан, Леонард Дигс и Йоханес Кеплер. Съществуват обаче и скептици. През XIV век Никол Орем изразява мнение, че прогнозирането на времето е възможно, но правилата за това по онова време са неизвестни. Астрологичното влияние в метеорологията се запазва чак до XVIII век.

Трудът на Джероламо Кардано ,,De Subilitate“ (1550 г.) е първото произведение, което поставя под въпрос фундаментални аспекти на аристотеловата теория. Кардано твърди, че съществуват само три основни елемента: земя, въздух и вода. Той изключва огъня, тъй като той се нуждае от материя, за да се разпространява, и не създава нищо. Според Кардано съществуват два вида въздух: свободен и затворен. Първият разрушава неодушевените предмети и съхранява живите същества, докато вторият има обратния ефект.

„Разсъждение за метода“ (1637 г.) на Рене Декарт бележи началото на научната революция в метеорологията. Неговият научен метод се основава на четири принципа: никога да не се приема нищо за вярно, освен ако не е ясно доказано като такова; всеки сложен проблем да се разделя на по-малки, подлежащи на решаване части; да се преминава от простото към сложното, като винаги се търсят взаимовръзки; и да се подхожда възможно най-пълно и задълбочено, без предразсъдъци.

В приложението „Метеори“ (Les Météores) той прилага тези принципи към метеорологията. Разглежда земните тела и изпаренията, които се отделят от тях, като обяснява образуването на облаци от водни капки и възникването на ветрове, както и последващото преминаване на облаците в дъжд, градушка и сняг. Обсъжда също така влиянието на светлината върху появата на дъгата. Декарт изказва хипотезата, че всички тела са съставени от малки частици с различна форма и начин на свързване; всичките му теории се основават на това предположение. Той обяснява дъжда с това, че облаците стават твърде тежки, за да бъдат задържани от въздуха. Посочва, че те се превръщат в сняг, ако въздухът не е достатъчно топъл, за да ги разтопи, или в градушка, ако попаднат на по-студен въздушен поток. Подобно на своите предшественици, Декарт използва дедуктивен метод, тъй като по това време метеорологичните уреди все още не са разработени и широко разпространени. Той въвежда декартовата координатна система в метеорологията и подчертава значението на математиката за естествените науки. Трудовете му утвърждават метеорологията като самостоятелен дял на физиката.

През XVIII век изобретяването на термометъра и барометъра позволява по-точно измерване на температурата и налягането, което води до по-добро разбиране на атмосферните процеси. През този век се появява и първото метеорологично дружество – Societas Meteorologica Palatina, основано през 1780 г.

През XIX век технологичният напредък, например въвеждането на телеграфа и фотографията, води до създаването на мрежи за метеорологични наблюдения и до възможност за проследяване на бури. Освен това учените започват да използват математически модели за прогнозиране на времето. През XX век се развиват радарните и сателитните технологии, което значително подобрява възможностите за наблюдение и проследяване на метеорологичните системи. Същевременно метеоролозите и специалистите по атмосферни науки започват да изготвят първите прогнози за времето и за температурните изменения.

През XX и XXI век, с появата на компютърните модели и големите масиви от данни (big data), метеорологията става все по-зависима от числените методи и компютърните симулации. Това значително подобрява прогнозирането на времето и климатичните прогнози. Освен това обхватът на метеорологията се разширява, включвайки области като качеството на въздуха, атмосферната химия и климатологията. Напредъкът в технологиите за наблюдение, както и в теоретичните и изчислителните методи, позволява постигането на все по-точни прогнози за времето и по-добро разбиране на метеорологичните процеси и замърсяването на въздуха. В наши дни, благодарение на развитието на прогнозирането на времето и сателитните технологии, метеорологията се е превърнала в неразделна част от ежедневието и намира приложение в множество сфери, като авиацията, селското стопанство и управлението при бедствия.

Може да прочетете първата и втората част на „История на времето“  – „История на времето“ от Антон Оруш – част 1: Метеорологията в древността преди Аристотел и „История на времето“ от Антон Оруш – част 2: Аристотел и метеорологията.