Р. П. Бернгардт

Исследуется почти двухсотлетняя история развития и совершенствования визуальной шкалы оценки скоростей ветра, созданной английским гидрографом Фрэнсисом Бофортом, и делается попытка адаптировать показания современных анемометров к ее баллам, что способствует повышению безопасности мореплавания.

Прошло без малого 200 лет с тех пор, как английский гидрограф Фрэнсис Бофорт изобрел шкалу визуальной оценки силы ветра. В основу своей шкалы он положил качественные характеристики состояния поверхности моря. Он же первым практически применил ее для безопасности мореплавания. Это было время расцвета парусного флота. Тогда ветер, воздействуя на паруса, приводил в движение корабли, давая морякам заработок и радость новых открытий, но он же, вздымая громадные, быстронесущиеся, губительные волны, создавал смертельную угрозу деревянным кораблям. Уже давно человечество строит корабли без парусов, из металла и с машинами. Изменились не только корабли, но и средства измерения скорости ветра. Однако ветровые волны–убийцы существуют и продолжают уносить жизни моряков на всех океанах и морях, в том числе и на морях дальневосточной окраины России. Так, всего за три недели с 19 октября по 8 ноября 2000 г., при сильном ветре у берегов о-ва Сахалин, Курильских островов и п-ова Камчатка потерпели бедствие 5 кораблей, из них 4 погибли [2]. Таких примеров можно приводить очень много. Все они указывают на то, что режим опасных скоростей ветра как природного явления на морях не изменился. По-прежнему, как сотни и тысячи лет назад, экипажи любых кораблей, попав в штормовое море, реально борются с ветровыми волнами за свою жизнь.

Несомненно, что важные изменения в средствах мореплавания и измерений скорости ветра должны найти отражение в усовершенствованной шкале Бофорта, которая была и остается важным и нередко единственным инструментом оценки опасной ситуации в штормовом море. Цель данной статьи ‑ исследовать историю создания шкалы Бофорта и адаптировать показания современных анемометров к ее баллам, что наверняка будет способствовать повышению безопасности мореплавания.

Паруса применяются мореплавателями свыше 5 тыс. лет [4]. За такую долгую историю практического применения моряки научились управлять парусом и оценивать с его помощью силу ветра. Именно они изобрели не только различные названия ветров, но и научились отличать один ветер от другого по поведению идущего под парусами корабля. По свидетельству А.Х. Хргиана [6], неизвестный автор английского произведения „Историческое описание большой бури 1703 г.", изданного в 1769 г., предложил двенадцатибалльную шкалу оценки силы ветра: полный штиль, тихая погода, слабый ветер, небольшой бриз, малый ветер, свежий ветер, топсельный ветер, крепкий ветер, сильный шквал, „fret of wind", шторм и буря tempest). Автор описания четко осознал, что оценка силы ветра зависит от конструкции и оснащения судна. „То, что наши (1769 г.) моряки называют топсельным ветром, — пишет он, — загнало бы мореплавателей тех времен (1703 г.) в гавань. Когда налетает, по нашему выражению, сильный шквал, — они назвали бы это бурей, а при „fret of wind" они молились бы богу".

Но прежде чем говорить о шкале Бофорта, уместно обозначить основные вехи творчества известного во всем мире английского ученого Роберта Гука (1635–1703), изобретателя метеорологических приборов, которые наилучшим образом можно было применить в морском деле. А. Н. Боголюбов пишет [3], что Роберт Гук в 1674 г. много времени уделяет опытам с магнитом: его интересуют изменения направления магнитной иголки в разных местах поверхности Земли. В конце 1663 г. он изобретает прибор для определения глубины моря (эхолот) и для забора морской воды с любой глубины. В январе следующего года он предъявляет Королевскому Обществу воздушное ружье, пуля из которого пробивает дверь на расстоянии 20 ярдов. Тогда же он занимается усовершенствованием барометра, предложенного Реном, строит секундомер, предлагает модель фермы для подвески длинных телескопов. В 1665 г. Гук изобретает прибор для шлифовки оптических стекол, прибор для точного деления зубчатых колес, изготавливаемых часовщиками, ‑ прообраз делительной головки. В июне 1665 г. он представляет Королевскому Обществу изобретенный им секстант, объясняет его устройство и способ пользования. Одним из важных созданий изобретательского гения Гука явились приборы для метеорологических наблюдений. В сущности, ему принадлежат все важнейшие приборы для наблюдения погоды. Некоторые из них, например барометр, до настоящего времени сохраняют принцип, положенный Гуком в основу их конструкции. Последним его изобретением оказался морской барометр. Гук описал принципы калибровки термометров и предложил принимать за нуль точку замерзания дистиллированной воды. Гук построил прибор для измерения влажности воздуха и дождемер. Используя идею Рена, он создал «часы погоды» — над ними он работал в течение многих лет, постоянно их совершенствуя. Эти часы каждые четверть часа записывали на бумажной ленте показания барометра, термометра, гигрометра, дождемера и ветромера. Бумажная лента прибора приводилась в движение при помощи маятниковых часов. «Часы погоды» были предъявлены Гуком Королевскому обществу на заседании 29 мая 1679 г. Гук сконструировал также прибор для измерения силы ветра (рис. 1); она определялась отклонением пластины от вертикального положения.

Таким образом, задолго до Бофорта трудами гениального Роберта Гука был создан инструментарий, необходимый для наблюдения всех основных явлений погоды.

Рис. 1. Ветромер Гука. Такой прибор строили и применяли еще в годы первой мировой войны, по-видимому, до 1920 г., т.е. около 250 лет с момента изобретения.

Глядя на устройство ветромера Гука, трудно отделаться от мысли, что именно деления этого прибора послужили основой для назначения Бофортом баллов силы ветра. Адмирал английской службы Фрэнсис Бофорт приступил к изобретению своей шкалы оценки силы ветра, имея сильных, опытных, оставивших свой след в науке предшественников.

Фрэнсис Бофорт (1774-1857) поступил в военный флот 13-летним юнгой. С 1805 г. он командир судна „Ульвич". С 1809 до 1812 г. он проводил гидрографическую съемку Карамании (части Сирии). После тяжелого ранения, полученного в столкновении с пиратами, Бофорт покинул службу на море. С 1814 г. он член Лондонского Королевского общества. В 1829-1855 гг. адмирал Бофорт состоял в должности гидрографа флота.

Свои дневники и журналы наблюдений Бофорт начал вести с 1793 г., вначале давая общие характеристики погоды, а затем регулярно через каждые 2 часа. В своем дневнике погоды за январь 1806 г. он дал первый проект шкалы ветра и погоды, сопровождая его следующим замечанием: „Отныне я буду оценивать силу ветра в соответствии со следующей шкалой, так как ничто не может дать более неопределенного представления о ветре и погоде, чем прежние выражения „умеренный ветер” или „облачная погода”. Предлагаемая Бофортом первая шкала состояла из 14 ступеней, включая ноль. В 1807 г. Бофорт объединил 1-ю и 2-ю ступени в одну и свел таким образом свою шкалу к 13 ступеням, включая нуль. В 1838 г. адмиралтейство ввело ее для общего употребления в английском военном флоте. Эта шкала применяется в английском военном флоте до настоящего времени.

Помимо словесного определения силы ветра шкала Бофорта в 1869 г. получила оценку скорости ветра, соответствующую каждому баллу. Эти эквиваленты, предложенные Скоттом, применялись в английской метеорологической службе до 1909 г., а в русской до 1914 г.

Таблица 1.
Шкалы Бофорта для оценки силы ветра на море в разные годы применения в Англии

Широкому международному распространению шкалы Бофорта способствовало принятое в 1874 г. решение Постоянного комитета Первого метеорологического конгресса рекомендовать ее для употребления в метеорологических телеграммах.

С течением времени шкала Бофорта совершенствовалась. В ней появились определения силы ветра по характеру ее проявления не только на море, но и на суше. Скотт дополнил ее оценками скорости ветра, соответствующими каждому баллу. После эквивалентов Скотта наиболее употребительными оказались эквиваленты, предложенные Кеппеном и Симпсоном и признанные в 1913 г. Римским собранием Постоянного метеорологического комитета наилучшими. В табл. 2 приведены эквиваленты скорости ветра, соответствующие баллам шкалы Бофорта [1, 4-7].

Таблица 2.
Шкала Бофорта в разные годы ее применения

В настоящее время наблюдатели погоды и прежде всего моряки пользуются шкалой эквивалентов, предложенной в 1906 г. Симпсоном.

Такая эволюция эквивалентов скорости баллам шкалы Бофорта, завершившаяся, по сути, возвращением к одному из первоначальных вариантов, указывает на то, что не все нововведения в вопросах определения скорости ветра выдерживают проверку временем, и потому к их принятию следует подходить в высшей степени осторожно. И тем не менее, в силу того что инструменты, которыми осуществляется измерение скорости ветра на судах морского флота, за последнее столетие претерпели изменения, возникла настоятельная необходимость дополнить шкалу Бофорта эквивалентами скорости, адаптированными к показаниям современных анемометров. Такие эквиваленты получены по результатам опубликованных исследований [1, 2]. Усовершенствованная, осовремененная шкала Бофорта приведена в табл. 3. Ее применение позволит не только капитанам стальных океанских кораблей, но и любителям путешествий под парусом верно оценить свои силы, чтобы заблаговременно принять правильное решение и избежать тем самым бед штормового моря.

Таблица 3
Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта ВМО [5, 6] (на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью) с эквивалентами средней (за 10 мин) скорости (м/с) ветра, адаптированными автором [1, 2] к показаниям современных анемометров: динамометрического М-27С (флюгеров Вильда); чашечного М-12; винтового М-63М1 (или по прогнозу погоды)

Литература:
1. Бернгардт Р.П. Климатологические обобщения и применение информации о скорости ветра и гололеде. Южно-Сахалинск: Изд-во СахГУ, 2003. 96 с.
2. Бернгардт Р.П. О восстановлении однородности рядов максимальных скоростей ветра. Метеорология и Гидрология. 2001. №12. С. 31–37.
3. Боголюбов А.Н. Роберт Гук. М.: Наука, 1984. 238 с.
4. Большая советская энциклопедия в 33 томах. Статьи: Бофорт, Парус, Шкала Бофорта.
5. Прох Л.З. Словарь ветров. Л: Гидрометеоиздат, 1983. 312 с.
6. Руководство по метеорологическим приборам и методам наблюдений. 5-е изд. / Секретариат Всемирной метеорологической организации. Женева-Швейцария, 1983. № 8; 1988, Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД.
7. Хргиан А.Х. Очерки развития метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1948. 350 с.