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数值预报的历史 |
发布时间:2012-08-19 |
什么是数俏天气预报?说到底、就是靠计箅机来“箅”天气,让计箅 机告诉你风云变幻0由亍大气的运动遵循一些12知的物理定律,可将 大气运动状态写成一组偏微分方程,给出初值,也就是大气的当前状 况,就可求解出力‘程组随吋间变化的变量值,据此得到大气的未来状 这样说来简单,可是从最初数学物理的思想方法到第一次在计箅 机上试验,再一步步改进、发展、成熟。这其中经历了漫长的过程。 进行数值预报所用到的数学物押方法最初是在天文学七得到应用 的。 开普勒根据哥白尼的思想,从行星是围绕太阳运动的观点,对大量 打尾运动的精密资料进行分析研究,最早发现了行星运动的三大定律, 但逄行虽运动为什么会遵从这样的规律呢?他回稃不出来。牛顿开创 性地发现了万有引力的存在,并指出,行星的运动之所以会布这样的规 律性是由于行星受到万有引力的作用而运动的结果。 从哥0尼、开普勒到牛顿逐渐形成「预报天文现象的天体力学方 法,这种方法追根求源,找出天体运动的原丙^万有引力,天体在这 种力的作用下,遵循牛顿运动定律^力等于质量乘以加速度。先根 据天体的梠互位置计算出万有引力,再计箅出天体运动的加速度,冉根 据观测知道的天体的位置和移动速度,可以算出某一时间间隔以后的 位置和天体在新的位置上的速度。这样一步一步地推箅下去,就可以 预报出天体运动的状况。 这种方法的实质就是将0然现象所服从的客观规律表述为物理和 力学的定律,这些定律又用数学语肓写成方程的形式,于是就把自然现 象的研究归结为数学问题,用数学计算来解决问题。 牛顿同时代人哈雷用这种数学物理方法来研究彗星的运动,并通 过计箅断定1759年将出现彗星。当时,彗星被看成一种神秘的现象, 当这个预言真的应验了以后,近代自然科学就这样在天文现象的预报 上打响了第一炮。 被恩格斯誉为“科学上的一个勋业”的天外行星-海王星的发 现,使人们更加清楚地看到数学物理方法的应用埒以取得多么巨大的 成就。这就无怪乎气象学家也在导求用这种方法来制作天气预报。 |