Утром ты выглядываешь в окно: небо светлое, ветер почти стих, а бабушка говорит: «К вечеру будет дождь». На телефоне — маленькое солнце с облаком. На стене старый барометр показывает одно, за окном ласточки летают низко, а на горизонте растут башни облаков. Кому верить?
Короткий ответ: сегодня погоду предсказывают не по одной примете и не по одному прибору. Метеорологи собирают множество наблюдений — давление, температуру, влажность, ветер, облака, данные радаров, спутников и метеозондов, — затем компьютерные модели рассчитывают, как будет меняться атмосфера, а синоптик сравнивает разные варианты. Некоторые народные приметы действительно основаны на наблюдениях природы, но сами по себе они гораздо менее надёжны.
Как синоптики предсказывают погоду сегодня?
Сначала нужно как можно точнее узнать, что происходит в атмосфере прямо сейчас. Погода не начинается завтра утром: завтрашний дождь уже сегодня связан с движением воздуха, облаков, областей высокого и низкого давления. Поэтому прогноз похож на расследование, в котором метеоролог собирает тысячи улик одновременно.
Наземные метеостанции измеряют температуру воздуха, атмосферное давление, влажность, скорость и направление ветра, количество осадков. На морях работают буи. Самолёты передают данные об атмосфере во время полётов. Метеорологические спутники смотрят на Землю сверху и помогают следить за огромными облачными системами, а радары особенно хорошо показывают, где идёт дождь или снег и куда движутся зоны осадков.
Но и этого мало. Над Землёй находится огромная толща воздуха, а погода у поверхности зависит от того, что происходит на высоте нескольких километров. Поэтому запускают метеозонды — воздушные шары с маленьким прибором, радиозондом. Поднимаясь, он измеряет температуру, давление, влажность и ветер на разных высотах.
Зачем прогнозу суперкомпьютер, если у нас уже есть все измерения?
Наблюдения рассказывают, какая атмосфера сейчас, а компьютерная модель пытается вычислить, какой она станет. Для этого Землю и атмосферу мысленно делят на огромное число участков. Для каждого участка модель рассчитывает, как изменятся температура, давление, влажность и движение воздуха.
Процесс начинается с так называемого усвоения данных: реальные наблюдения объединяют с расчётами предыдущего прогноза, чтобы получить наиболее правдоподобную картину атмосферы в данный момент. Затем мощные компьютеры снова и снова решают физические уравнения и получают возможное будущее погоды.
Есть одна важная хитрость. Атмосфера очень сложна, а измерить каждую её точку невозможно. Крошечная ошибка в начальных данных со временем может вырасти. Поэтому современные центры прогнозирования часто запускают модель много раз, слегка меняя исходные условия. Если почти все расчёты показывают дождь, уверенность выше. Если половина обещает дождь, а половина — ясное небо, прогноз становится менее определённым.
Вот почему хороший прогноз иногда говорит не «дождь обязательно будет», а «вероятность осадков такая-то». Это не уклончивость синоптика, а честное признание того, что атмосфера имеет несколько возможных путей развития.
Как барометр предсказывает погоду?
Барометр измеряет атмосферное давление, а особенно полезно следить не за одной цифрой, а за её изменением. Если давление заметно и устойчиво падает, это нередко означает приближение области низкого давления, связанной с облачностью, ветром и осадками. Рост давления чаще сопровождает более устойчивую погоду.
Но у барометра нет волшебной стрелки «дождь через три часа». Одинаковое давление может сопровождать разную погоду в разных местах и сезонах. Важны скорость изменения давления, направление ветра, температура, влажность и общая синоптическая обстановка.
Поэтому ответ на запрос «как барометр предсказывает погоду» немного коварный: сам барометр ничего не предсказывает. Он даёт одну очень важную улику, а прогноз получается тогда, когда эту улику соединяют с другими.
Можно ли предсказать погоду по облакам?
Да, облака способны подсказать, что происходит в атмосфере, особенно на ближайшие часы, но по одному облаку нельзя составить точный прогноз. Разные формы облаков возникают при разных движениях воздуха и влажности, поэтому небо действительно можно читать как карту.
Тонкие перистые облака высоко в небе нередко появляются впереди тёплого фронта. Если затем небо постепенно затягивается всё более плотной пеленой, это может означать приближение продолжительных осадков. А быстро растущая вверх кучево-дождевая «башня» — совсем другая история: она связана с мощными восходящими потоками и может принести ливень, грозу, град и шквалистый ветер.
Наблюдать за изменением неба полезнее, чем запоминать одно правило. Если облака в течение нескольких часов меняют форму, опускаются, уплотняются, ветер усиливается, а давление падает — вместе эти признаки куда интереснее одиночного «облака-предсказателя».
Народные приметы о погоде: где наука, а где совпадение?
Некоторые народные приметы возникли из многолетних наблюдений и имеют физическое объяснение, но другие не выдерживают проверки. Люди веками жили без спутников и радаров, поэтому внимательно следили за небом, растениями и животными. Из удачных наблюдений рождались правила, а из случайных совпадений — суеверия.
Например, известная примета про красное небо вечером иногда действительно работает в умеренных широтах, где погодные системы часто движутся с запада на восток. Красноватое небо на закате может сопровождать область более сухого воздуха и высокого давления к западу от наблюдателя. Но если системы движутся иначе, правило легко ломается.
Есть любопытная примета с сосновыми шишками. В сухую погоду их чешуйки раскрываются, а при повышенной влажности закрываются. Здесь никакой мистики: материал шишки реагирует на влагу. Правда, шишка скорее сообщает о текущей влажности и её изменении, чем выдаёт полноценный прогноз на завтра.
А вот коровы, которые якобы обязательно ложатся перед дождём, — плохие синоптики. Они ложатся по множеству причин, и надёжной научной связи такого поведения с приближением дождя не обнаружено.
А животные чувствуют погоду раньше человека?
Животные действительно способны замечать изменения среды, которые человек легко пропускает: влажность, ветер, температуру, движение насекомых, иногда изменение давления. Поэтому их поведение может меняться перед переменой погоды. Но это не означает, что кошка, ласточка или корова знает прогноз.
Низкий полёт насекомоядных птиц, например, может быть связан с тем, где в конкретных условиях находятся насекомые. Однако превращать такую связь в точное правило «ласточки низко — обязательно дождь» нельзя. Для настоящего прогноза нужны измерения и общая картина атмосферы.
Кто на самом деле предсказывает погоду: синоптик или компьютер?
Современный прогноз создают вместе приборы, компьютерные модели и люди-метеорологи. Компьютер способен обработать объём данных, невозможный для человека, но синоптик сравнивает разные модели, смотрит свежие наблюдения и учитывает особенности местности.
Представь, что две модели почти согласны, но одна переносит ливень на двадцать километров восточнее другой. Для огромной карты страны это маленькая разница. Для конкретного города — разница между сухой прогулкой и грозой. Именно поэтому специалисту приходится оценивать не одну красивую картинку, а целый набор данных.
Поэтому слово «синоптик» не означает человека, который гадает, будет ли дождь. Это специалист, который собирает научные данные в одну понятную картину будущей погоды.
Можно ли самому провести маленькое расследование погоды?
Можно. Заведи на неделю дневник наблюдений и каждый день примерно в одно время записывай четыре вещи: вид облаков, направление и силу ветра, температуру и показания барометра, если он есть. Рядом записывай, какая погода наступила через 6–12 часов.
Через несколько дней попробуй найти закономерности. Падало ли давление перед дождём? Появлялись ли высокие перистые облака перед тем, как небо затягивало? Усиливался ли ветер? Ты быстро увидишь главную идею метеорологии: одна примета слаба, а несколько независимых признаков вместе уже дают картину.
Именно так человечество и прошло путь от наблюдений пастухов и моряков до спутников и суперкомпьютеров. Мы по-прежнему смотрим на облака и чувствуем ветер — только теперь рядом с этим наблюдением стоят миллионы измерений и физические модели атмосферы.