19 февраля 1855 года началась история одной из самых востребованных сегодня информационных технологий. Этот день по праву можно считать днём рождения первой в мире геоинформационной системы (ГИС) — метеорологической, а французского математика и теоретика небесной механики Урбана Жана Жозефа Леверье — её отцом.
Большую часть жизни Леверье занимался астрономией в Парижской обсерватории, которую впоследствии возглавил. Главным достижением Леверье принято считать блестящее теоретическое предсказание им неизвестной планеты Солнечной системы — Нептуна, которую по вычисленным Леверье данным 23 сентября 1846 года увидел в телескоп немецкий астроном Иоганн Галле. Однако именно сегодня мне хотелось бы вспомнить другую историю, связанную с научной деятельностью Леверье и нескольких других выдающихся людей. Историю первой синоптической карты.
Первые попытки
Организовать сбор информации о метеоусловиях на территории Европы в 1654 году попытались герцог Тосканский и его секретарь иезуит Антинори. На девяти организованных ими станциях наблюдения велись аж 13 лет, но никакой практической пользы от них не проистекло.
В 1723 году секретарь Лондонского королевского общества Джурин разработал инструкцию по наблюдению за погодой, в которой приводились форма стандартной таблицы замеров, перечень необходимых приборов и описание методик измерения температуры, давления воздуха, силы и направления ветра. Эту инструкцию и приглашение учёным Европы принять участие в совместных измерениях метеопараметров Джурин разослал более чем в сотню адресов. Коллеги с готовностью откликнулись, идею поддержали. Вторая сеть метеостанций в Европе просуществовала до 1735 года. Справедливости ради надо признать, что из-за неодновременности измерений и огромных задержек почтового «канала связи» (заполненные таблицы пересылались в Лондон обычной почтой) ни о какой возможности создания карты погоды здесь и речи быть не могло.
В России сеть станций наблюдения за погодой появилась в период Великих Северных экспедиций, инициированных Витусом Берингом (на гравюре) в 1732 году. Инструкцию для наблюдателей написал Даниил Бернулли. За период с 1733 по 1744 год по всей Сибири вплоть до Якутска было организовано 24 метеостанции.
И, наконец, впервые распределённые по значительной территории метеостанции разных стран начали проводить измерения в «едином времени» в 1781 году, когда Академией наук и изящной словесности курфюрста Пфальцкого в Мангейме (Германия) было предложено установить четыре момента проведения измерений — в 7, 11, 14 и 21 час. Заработала первая глобальная система единого времени. Вот только передавать собранную информацию по-прежнему было нечем…
«Морская роговая книга…»
Неким очень отдалённым прообразом нынешних систем компьютерного моделирования, входящих в состав метеоГИС, явилась «Морская роговая книга законов штормов во всех частях света», составленная английским метеорологом Пиддингтоном в 1842 году. По существу это была вычислительная номограмма, состоящая из географических карт и двух полупрозрачных роговых пластинок, на которых были выгравированы типичные схемы циклонических ветров обоих полушарий. Поместив роговую пластинку на карту и сориентировав её относительно сторон света и текущего направления ветра, штурман мог «смоделировать» поведение ветра на некоторый предстоящий период времени.
Обсерватория — ЦОД
Начиная с 1840 года телеграф становится непременным участником процессов наблюдения за погодой. Назначенный после открытия планеты Нептун директором Парижской обсерватории Урбан Леверье готовит отчёт императору о ближайших планах работ. Раздел в этом отчёте, посвящённый метеорологии, был написал Эммануэлем Льюисом, молодым подчинённым Леверье. Именно он записал в план работ расширение использования телеграфной связи для передачи сведений о погоде. Леверье поддержал инициативу Льюиса, но практическому осуществлению этих планов мешал недостаток финансирования.
Деньги моментально нашлись лишь после знаменитого кошмарного шторма 14 ноября 1854 года, когда во время морской осады Севастополя буря разбила вдребезги 40 кораблей, в том числе несколько французских. В конце ноября Леверье обращается с просьбой к знакомым европейским учёным прислать ему сводки о состоянии погоды в период с 12 по 16 ноября. Когда сводки были получены и данные нанесли на карту, стало ясно, что ураган, потопивший корабли в Чёрном море, можно было предвидеть заранее. В феврале следующего года Леверье готовит доклад Наполеону III о перспективах создания централизованной метеорологической сети наблюдений с передачей сведений по телеграфу в «центр обработки данных» — в Парижскую обсерваторию. Император одобряет план, и уже 19 февраля Леверье демонстрирует ему первую карту погодной обстановки, сформированную по данным, полученным в реальном времени. Ту самую первую синоптическую карту, которую тогда ещё не называли синоптической. Это слово появилось четыре года спустя…
Капитан корабля «Бигль»
Говоря об истории первой синоптической карты, нельзя не вспомнить человека, который ввёл в научный обиход понятие «синоптика» (от греческого слова «синопсис», что означает «обзор», в привычных понятиях русского языка ближе всего будет «окинуть взглядом»). Этого человека звали капитан Роберт Фицрой. Кажется невероятным, но уже в 23-летнем возрасте он получил под командование корабль «Бигль» — гидрографическое судно адмиралтейства. Одним из первых заданий, поставленных перед молодым капитаном, было произвести картографирование береговой линии архипелага Огненная Земля. Жуткое место. Почти постоянный ветер, холодно, дождь, изматывающая качка. Прежний капитан «Бигля» Стоук не выдержал плавания в этих местах и покончил с собой. Роберт Фицрой выдержал.
Вскоре адмиралтейство вторично посылает Фицроя к Огненной Земле. На этот раз капитану предписывалось пройти Тихий и Индийский океаны, провести исследования в Атлантике. Вот как вспоминал период подготовки к отплытию сам капитан: «Боясь упустить случай собрать ценные материалы и сведения во время экспедиции, я попросил главного гидрографа найти учёного, который захотел бы разделить все удобства и неудобства нашего плавания ради возможности посетить отдалённые и почти не изученные страны». Такой учёный был найден и представлен капитану. Звали его Чарльз Дарвин.
Через несколько лет после благополучного завершения кругосветного путешествия конференция морских держав в Брюсселе приглашает Роберта Фицроя занять пост главного метеоролога-статистика Англии. В 1859 году он приходит к выводу, что главным смыслом существования метеорологии должна стать работа по предсказанию грозных природных явлений, в частности штормов. Ему удаётся добиться правительственного решения о создании сети из 24 метеостанций, связанных с Лондоном телеграфом. Информация, получаемая с этих станций, тут же наносилась на карты, которые Фицрой и назвал «синоптическими». Исходя из динамики перемещений воздушных масс, отражаемых на карте, Роберт Фицрой строил свои прогнозы погоды.
Что удивительно: несмотря на то что прогнозы Фицроя сбывались более чем в половине случаев («За текущий год метеорологическая станция в наших краях получила тридцать три ваши телеграммы, предупреждающие о приближении шторма, и двадцать шесть раз шторм пришёл именно оттуда, откуда его ждали», — сообщали Фицрою из порта Силлот), Лондонское королевское общество не поддержало его, считая предсказание погоды далеко не научным занятием. Добавились язвительные отзывы газет, начальство метеорологического департамента дало понять, что метеоролог-статистик занимается не своим делом. Обстановка накалилась настолько, что однажды после крупной ссоры Фицрой не выдержал и покончил с собой. После гибели славного капитана была создана комиссия, которая постановила прекратить выпуск прогнозов погоды, поскольку «ещё нет научных оснований для ежедневных предсказаний».
