указанных процессов М. приходит в последнее время к б. или м. ясному эмпирии, представлению об общей циркуляции атмосферы, т. е. о круговороте воздуха на нашей планете в целом (см. Атмосфера). Особенные успехи синоптической метеорологии за последние 20 лет связаны с использованием аэрологических наблюдений.
Макрометеорологические исследования. Прослеживание атмосферных процессов на синоптических картах вместе с анализом результатов аэрологических подъемов дает возможность предвидеть с известной вероятностью дальнейший ход погоды на 1—2 суток вперед (см. Служба погоды). Задача предвидения по-, годы на более длительный срок — декада, ме-’ сяц, сезон — еще находится в стадии первоначальной разработки. Основной метод здесь — статистическое (с помощью метода корреляций) изыскание связей между атмосферными процессами разных сезонов и разных районов земного шара, а также типизация процессов за прежние годы с целью подыскания аналогов, изучение смен процессов и т. д. Много работают в направлении изыскания связей между атмосферными процессами, с одной стороны, и океаническими и космическими (наприМер солнечные пятна) — с другой. Предлагаются различные методы разложения хода метеорологических элементов на составляющие «волны» с целью дальнейшей экстраполяции; усиленно изыскиваются разного рода ритмы и периоды в атмосферных процессах. К существенным и бесспорным успехам все эти исследования еще не привели.
Динамическая метеорология. Динамическая М. стремится дать теорию процессов движения в атмосфере на основе законов гидромеханики. Важнейшие особенности атмосферы в отношении применения гидромеханики следующие: 1) сжимаемость воздуха, которой, однако, можно пренебречь при исследовании многих процессов большого масштаба; 2) большая роль Кориолисовой силы, обусловленной вращением Земли; 3) бароклиничность атмосферы, т. е. зависимость плотности не только от давления, но и от температуры; 4) турбулентная природа внутреннего трения атмосферы. Многообразие действительных факторов и сложность функциональных связей приводят в настоящее время к существенному разрыву между богатым эмпирическим материалом и гидромеханической теорией, чрезмерно упрощающей реальные условия, чтобы сделать их анализ возможным. Поэтому основная задача динамической М. — предвычисление погоды — еще практически невозможна.
В начале прошлого века Лапласом была найдена зависимость между распределением давления и температуры с высотой — т. н. основное уравнение статики атмосферы или барометрическая формула, лежащая в основе важнейших расчетов разности высот по изменению давления и по температуре. В 30 — х гг. была открыта отклоняющая сила вращения Земли (сила Кориолиса), а в 60 — х гг. Стивенсоном введено понятие о барическом градиенте как об основной движущей силе в атмосфере. После этого стало возможным построение теории градиентного ветра, т. е. стационарного движения воздуха по изобарам в отсутствии трения; эта весьма простая теория может быть приближенно применена во многих случаях с большой пользой. В 70 — х гг. в атмосферные уравнения движения была введена — еще в простейшей форме — сила трения (Гульдберг и Мон). Уже в 20 в. был установлен турбулентный характер внутреннего трения атмосферы, вследствие чего оно в десятки тысяч раз превышает молекулярную вязкость. Проблема внутреннего трения в связи с изменением ветра с высотой сейчас весьма актуальна. С помощью механизма турбулентности происходит также обмен температуры, влажности и т. д. по вертикали. Представления, связанные с турбулентным обменом, переносятся также и на область макросиноптических процессов общей циркуляции атмосферы.
В конце 19 века Бьёркнес ввел в М. гидромеханическое понятие о циркуляции атмосферы и установил связь ускорения циркуляции, т. е. возникновения и поддержания ее, с бароклиническим распределением масс в данном участке атмосферы. Это понятие стало наиболее общей базой динамич. М., т. к. все движения атмосферы имеют циркуляционный характер, определяясь неравномерным распределением температуры. Затем Маргулес выяснил, что источник кинетической энергии наиболеесущественных атмосферных движений — циклонических — > заключается в потенциальной энергии неустойчивого расположения теплых и холодных воздушных масс бок-о-бок. Для частного случая равновесия течений Маргулес установил важную связь скоростей и плотностей воздушных масс с углом наклона поверхности раздела между ними. В последние 2 десятилетия Бьеркнес и его ученики впервые серьезно поставили проблему циклогенеза (циклонообразования), рассматривая таковой как нарушение стационарности атмосферных поверхностей раздела — фронтов, выражающееся в возникновении на них волновых возмущений (см. Циклон). Теория таких возмущений находится сейчас в стадии интенсивного развития. Анализ преобразований энергии в процессе циклогенеза базируется на упомянутых выше результатах Маргулеса, в к-рые, однако, введены существенные коррективы (Рефсдаль — энергия влажнонеустойчивости).
Следует указать еще на проблему атмосферных приливов, в к-рой достигнуты значительные успехи.
Динамическая М. упорно пытается подойти к проблеме общей циркуляции атмосферы; однако попытки построения гидродинамических моделей общей циркуляции, начавшиеся еще во второй половине 19 века (Феррель, Гельмгольц), не привели к особенно существенным результатам. Получаемые решения, относящиеся к весьма упрощенным условиям (напр. «зональная циркуляция»), мало соответствуют действительности.
Актуальнейшая современная проблема динамической, как и синоптической М. — проблема участия стратосферы в возникновении циклонических возмущений (стратосферическое «управление» погодой, Штюве). Однако, несмотря на множество теоретич. работ и статистико-эмпирических исследований, решение вопроса до сих пор не найдено, так как речь идет о выяснении весьма сложных причинных связей. Можно ждать этого решения от детального аэрологического исследования отдельных конкретных случаев.
Термодинамика атмосферы. К динамической М. в собственном смысле тесно примыкает термодинамика атмосферы. Приложения термодинамики к М. оказываются пока более плодотворными с практической стороны, чем гидромеханики. Термодинамика адиабатических (изэнтропических) процессов в атмосфере достигла во второй половине 19 в. и в наше время значительного развития благодаря трудам Ханна, Бецольда, Герца, Нейгофа, позднее Вегенера, Штюве, Рефсдаля, Россби и др. Основу ее построений составляет уравнение Пуассона о связи изменений давления и температуры в газе без обмена тепла со средою; важнейшее значение имеет учет влажности, т. к. динамические изменения температуры в насыщенном воздухе протекают иначе, чем в сухом или ненасыщенном; этим объясняется ряд особенностей в процессах облакообразования и т. д. В новейшее время в связи с развитием аэрологических наблюдений основной проблемой термодинамики атмосферы стала проблема конвекции, т. е. движений с вертикальной слагающей, и энергии неустойчивости вертикальной стратификации, обусловливающей конвекцию. Предложен ряд графических методов для определения энергии неустойчивости (Шоу, Рефсдаль, Россби, Дюбюк и др.).
Атмосфера как коллоид. В последнее время пытаются перенести на атмосферу результаты коллоидальной химии (Шмаус, Виганд); в частности, выпадение осадков рассматривается как коагуляция атмосферного аэрозоля. Задача искусственного осаждения дождя из облаков, рассеяния тумана и т. п., на основе искусственного вмешательства в этот процесс, уже начинает ставиться на практическую почву.
Атмосферное электричество.
Важнейшими этапами за три — четыре последних десятилетия являются здесь объяснение электрического заряда атмосферы ионизацией воздуха (Эльстер и Гейтель), успехи в теории полярных сияний (см.), связанные с именами Биркеланда и Штермера, и открытие в связи с распространением радиоволн высоких проводящих слоев нц высоте 90—130 км (слой Кеннели-Хевисайда) и 250—400 км (слой Эпльтона), т. н. ионосферы. Большое внимание привлекает сейчас исследование так наз. атмосферных помех при радиоприеме.
Биоклиматология и др. Под общим названием биоклиматологии (вернее было бы — биометеорологии) объединяется ряд вопросов о влиянии метеорологических факторов на жизнедеятельность растений, животных и человеческого организма, здорового и больного.
Особо можно выделить сельско-хозяйственную М., или агрометеорологию, изучающую зависимость с. — х. культур от погоды и климата.
В связи с развитием с. — х. метеорологии зна-
