их уменьшенные модели с сохранением подобия действующих сил. Систематические наблюдения на метеорологических станциях (см.) являются основным источником наших знаний об атмосфере. При этом М. заинтересована не только в постоянном повышении точности наблюдений, но, в особенности, в распространении их по возможности равномерно и с однородными приборами на весь земной шар и на высокие слои атмосферы, а также в укорочении интервалов между наблюдениями. Очень важны самопишущие приборы, непрерывно автоматически регистрирующие ход метеорологии, элементов (температура, давление, влажность воздуха, ветер и пр.), а также развитие средств подъема их в высокие слои атмосферы.
«Планетарный» характер объекта исследования требует международного сотрудничества в деле организации и регламентации наблюдений (см. Метеорологическая организация международная).
При наблюдениях факторы, определяющие процесс, нельзя целесообразно изменять или исключать, как при эксперименте; отсюда очевидно важное значение накопления возможно большего числа наблюдений и дальнейшей статистической их обработки с целью отделения основных факторов того или иного процесса от привходящих.
Далее многочисленность и недостаточная изученность факторов, а в особенности географическая обусловленность атмосферных процессов, зависимость их, например, от рельефа и строения поверхности Земли и т. п. не дает в наст, время больших возможностей для точного математич. анализа процессов. Поэтому применение математич. метода в М. пока стоит на довольно низкой ступени в сравнении с физикой.
До второй половины 18 в. метеорология, наблюдения производились на немногочисленных отдельных станциях, что не давало возможности для широких и правильных обобщений. В конце 18 в. началась организация сетей станций; связное рассмотрение результатов их наблюдений дало М. крупные достижения. В это время оформился статистико-климатологич. метод исследования. Позднее климатология (см.) обособилась отМ. как наука географическая. Но и в М. в тесном смысле статистич. обработка наблюдений с целью открытия заксномерностей в ходе процессов сохранила, как уже упомянуто, важную роль.
С половины 19 в. возник синоптический метод исследования, т. е. изучение атмосферных процессов планетарного масштаба с помощью регулярно, изо дня в день составляемых синоптических карт погоды (см.), карт распределения метеорологии, элементов в определенный момент на большом географии, пространстве. На основе этого метода стала возможной служба погоды (см.), т. е. предсказание погоды, хотя и недостаточно точное, на 1—2 суток вперед. Одновременно началось применение в метеорологии дедуктивных методов исследования, т. е. анализа процессов на основе положений гидромеханики, термодинамики и др. разделов физики. В конце 19 в. стало развиваться исследование высоких слоев атмосферы с помощью самопишущих приборов (см. Аэрология), весьма обогатившее наши знания об атмосферных процессах. В результате М. все более изживает формальноописательные методы и все более подходит к атмосфере как к объекту физического исследования.
Состав и строение атмосферы. В вопросе о составе и вертикальном строении атмосферы уже в 20 в. произошла радикальная перестройка. Состав воздуха у поверхности Земли в основном известен давно. Но в 1896 Рамзай открыл в воздухе аргон и другие нейтральные газы. Позднее было установлено наличие озона (см.), преимущественно в высоких слоях атмосферы; в настоящее время изучение содержания и распределения озона привлекает особое внимание в связи с ролью этого газа в поглощении лучистой энергии атмосферой. Затем было установлено важное значение содержания в воздухе взвешенных частиц пыли и в особенности морской соли и следов различных гигроскопических газов (продукты сгорания). Именно гигроскопические частицы являются ядрами конденсации (см.) для водяного пара, содержащегося в воздухе, как показано многолетними работами Гильдинга Келера. В 1902 аэрологическими наблюдениями (Ассман, Тейсеран-де-Бор) была открыта стратосфера (см.), т. е. изотермический слой атмосферы, лежащий над нижним слоем, толщиной 8—12 км (над экватором — 17 *км) — тропосферой. В последнее десятилетие теоретич. исследованиями установлено отсутствие диффузного равновесия, т. е. распределения газов с высотой согласно их плотности, не только в тропосфере,как предполагалось раньше, но и в значительно более высоких слоях. Пробы воздуха, взятые при подъемах на стратостатах, подтверждают, что по крайней мере до высоты 20 км состав воздуха почти не меняется.
Лучистая энергия в атмосфере. Следующий важнейший вопрос М. — учение о лучистой энергии в атмосфере. Солнечная радиация является практически единственным источником энергии всех атмосферных процессов, прежде всего движения в атмосфере. Неодинаковый приток радиации под различными широтами — основной фактор распределения тепла на нашей планете. Задача определения напряжения солнечной радиации, получаемой Землей «на границе атмосферы», т. е. солнечной постоянной, граничит с астрофизикой.
Чисто метеорологической задачей является полный учет превращений солнечной энергии в атмосфере и на поверхности Земли, где она подвергается отражению, рассеянию, поглощению, и изучение радиационного обмена между мировым пространством, атмосферой и поверхностью Земли (см. Актинометрия). С открытием стратосферы к изучению радиационного обмена у поверхности Земли присоединилась задача изучения радиационного состояния атмосферы в целом, включая ее высокие слои. Изотермические условия в стратосфере находят б. или м. удовлетворительное* объяснение в предположении состояния лучистого равновесия. Особняком стоит теория оптических явлений в атмосфере (гало, венцы,, радуга, миражи, рефракция и т. д.), обусловленных преломлением, диффракцией, отражением света каплями, кристаллами и т. д., взвешенными в атмосфере, и самим воздухом, а также изучение поляризации рассеянного (небесного) света. Наконец, много внимания уделяется сейчас практически важному вопросу о видимости в связи с воздушным* планктоном, т. е. с содержанием посторонних частиц в воздухе.
Синоптическая М. Исследование процессов движения в атмосфере шло в М. с середины 19 в. по двум довольно обособленным путям.
Эмпирическая дисциплина — синоптическая М. — изучает атмосферные движения в их конкретных, географически обусловленных формах. С помощью синоптических карт, составляемых ежедневно с 60 — х гг. 19 в., синоптическая М. установила наличие т. н. циклонической деятельности (см. Циклон), т. е. вихревого характера движений атмосферы во внетропических широтах, и эмпирически нашла многие относящиеся сюда закономерности.
Позднее, уже в последние 20 лет, были открыты (Бьеркнес, Сульберг, Бержерон) атмосферные фронты (см.), т. е. поверхности раздела между воздушными массами с различным происхождением и разными физич. свойствами; изучены т. н. очаги, преобладающие пути вторжений, физич. характеристики воздушных масс, механизм и зоны образования фронтов и физич. процессы, связанные с ними. Еще до возникновения синоптич. М. были уже в основном известны более устойчивые системы атмосферных движений, как пассаты и муссоны (см.), и такие бурные проявления деятельности атмосферы, как тропические циклоны (см.). Упомянем еще об исследованиях вихрей более локального характера — торнадо, смерчей, местных гроз и т. д., а также местных ветров, как фен, бора, горно-долинные ветры, бризы. На основе исследования:
