Noin vuonna 350 eaa. kuuluisa kreikkalainen filosofi Aristoteles (384-322 eaa.) julkaisi meteorologiasta teoksen nimeltään Meteorologia (latinaksi Meteorologica). Siinä hän kuvaa sen aikaisia käsityksiä ja omia ajatuksiaan meteorologiasta. Ilmatieteen laitoksen Heikki Nevanlinna kertoo Aristoteleen meteorologiasta ja sen merkityksestä vielä nykypäivänäkin:
”Aristoteleen fysikaalisen maailmankuvan mukaan kaikki ilmiöt, jotka tapahtuivat kuunalisessa (sublunaarisessa) maailmassa kuuluivat meteorologiaan piiriin. Sana (meteoron) itsessään tulee käsitteistä ylhäällä, korkealla leijuva tai liikkuva kohde. Siihen kuuluivat siten tavanomaisten sääilmiöiden ohella tähdenlennot, komeetat, revontulet, linnunrata jne. Aristoteliset käsitteet olivat vallalla pitkälle 1800-luvulle saakka ja tietyissä terminologisissa sanastoissa ne vaikuttavat tänäänkin (esim, erilaiset ”sfäärit”; troposfääri, stratosfääri, litosfääri jne). Sfäärit perustuivat siihen käsitykseen, että maailmankaikkeus Maasta ylöspäin on rakentunut kerroksittain.
Meteorologiassa on ollut käytössä myös termi ”meteori”, joka tarkoittaa esim. ilmassa olevia veden eri olomuotoja (hydrometeorit), joita näkee vähän vanhemmassa alan kirjallisuudessa. Meteoriitti ja meteorit tähtitieteellisinä kohteina ovat samaa perua. A:n mukaan revontulet voivat syntyä myös tähdenlentojen sytyttämänä, mutta tavallisesti kuuman ilman kohotessa ylös ja syttyessä siellä palamaan. Vielä 1800-luvun meteorogisissa havainnoissa revontulien yhteydessä havaitut tähdenlennot merkittiin muistiin aristoteliaanisessa hengessä. Näin esimerkiksi meillä Ilmatieteen laitoksen havainto-ohjelmassa oli alun alkaen 1800-luvulla revontulet omana havainto- ja tutkimuskohteenaan samaan tapaan kuin muissakin vastaavissa laitoksissa maailmalla. Tänä päivänä IL:ssa revontulitutkimus on laajentunut käsittämään avaruustutkimuksen ja siihen liittyvän meteorogiaa tukevan kaukokartoituksen. Mukana on myös Maan magneettikentän havainnot ja tutkimus asiakokonaisuuteen kuuluvana elementtinä osana avaruussään ja -ilmaston tutkimuksessa.
Myös ilmastotiede, klimatologia, tulee kreikankielisestä sanasta – klima, joka tarkoittaa vyöhykettä. Silloin (jo) ajateltiin, että maapallon (tai ainakin Välimeren piirissä) ilmasto vaihtelee vyöhykkeittäin etelästä pohjoiseen. Hän jakoi maapallon kolmeen vyöhykkeeseen (klima) ekvaattorin suhteen: kuiva (ekvaattorin molemmin puolin), viileä ja kylmä. Näistä viimeisin alkaa napapiiriltä, jonka sisäpuolella vallitsisi ikuinen kylmyys ja jää. Klimatologian klassikko on Wladimir Köppen (1846-1940), jonka ilmastojako on (monin tarkennuksin) edelleen käytössä ja vieläkin puhutaan Köppenin ilmastoluokista. Sekin siis pohjautuu A:n oppeihin.”
Aristoteleen teos koostuu neljästä kirjasta. Tässä tarkastellaan, mitä kirjassa 1 kerrotaan.
Aristoteles kuvaa meteorologian käsittelevän luonnollisia tapahtumia, jotka esiintyvät tähtien liikettä lähinnä olevalla alueella. Tällaisia tapahtumia ovat Linnunrata, komeetat ja meteorien liike. Meteorologian piiriin kuuluvat lisäksi ilmaan ja veteen liittyvät vuorovaikutukset sekä maapallon osien väliset vuorovaikutukset. Näiden avulla voidaan selittää muun muassa tuulet ja maanjäristykset ja niiden seuraukset. Tästä kuvauksesta näemme, että tuohon aikaan meteorologiaan kuului paljon sellaisia asioita, joita nykyään käsitellään tähtitieteessä.
Perustana on sen aikainen käsitys kappaleiden liikkeistä sekä neljästä peruselementistä: tuli, ilma, vesi ja maa. Näistä tuli sijaitsee korkeimmalla ja maa matalimmalla. Niiden välissä on ilma ja vesi. Ilma on lähinnä tulta ja vesi maata. Koko maailma muodostuu näistä neljästä elementistä. Elementteihin liittyy myös sellaiset perussäännöt, että kaikki elementit syntyvät toisistaan ja kaikkiin elementteihin sisältyy toisia elementtejä.
Aristoteles aloittaa pohtimalla elementtien jakaumaa. Mikä on ilman paikka muihin elementteihin nähden? Mitä on maan ja lähimpien tähtien välissä? Onko se katsottava yhdeksi kappaleeksi vai moneksi? Aristoteles kertoo, että tuli on vallitseva elementti ylhäällä olevassa liikkuvassa maailmassa, jonka siis nykyään tiedämme olevan avaruuden tyhjiö ja siellä olevat tähdet. Ylhäällä olevaa liikkuvaa kappaletta (maan pyörimisliike saa ympäröivän avaruuden näyttämään olevan pyörimisliikkeessä) oli tuolloin myös jotkut kutsuneet eetteriksi, koska sen katsottiin olevan niin poikkeava maan neljästä elementistä, mutta Aristoteles ja myös Anaxagoras olivat sitä mieltä, että eetteriksi kutsuttu oli itse asiassa tulta.
Aristoteles päättelee, että jos maan ja tähtien välissä olisi pelkkää tulta, kaikki kappaleet olisivat hävinneet kauan sitten. Hän on myös sitä mieltä, että maan ja tähtien välinen alue ei voi olla kokonaan ilmaa, koska ilmaa olisi silloin liikaa. Hän nimittäin uskoo, että koska elementit syntyvät toisistaan, niitä kaikkia pitää olla saman verran. Niinpä maan ja tähtien välissä ei voi olla pelkkää tulta tai ilmaa.
Aristoteles lähtee hakemaan ongelman ratkaisua pilvistä. Hän pohtii miksi pilviä ei muodostu enemmän korkealla. Siellä olisi nimittäin kylmää, eikä tähtien lämpö tai maasta heijastuva lämpö haittaisi pilvien muodostumista. Pilvet nimittäin muodostuvat siihen kohtaan, jossa maasta heijastuvat säteet hajoavat avaruuden äärettömyyksiin. Aristoteles päättelee, että maata ympäröivä alue ei ole pelkkää ilmaa, vaan siinä on oltava seassa vettä höyryn muodossa.
Maan yläpuolinen osa kuuhun asti näyttäisi siis koostuvan ilmasta ja tulesta, jotka ovat tällä alueella enemmän tai vähemmän sekoittuneena (etenkin ilman rajalla). Mutta entä kaksi muuta peruselementtiä – maa ja vesi? Aristoteles järkeilee, että taivaankannen pyörivä liike synnyttää lämpöä siihen maailman osaan joka on taivaankantta lähinnä. Maa ja vesi ovat raskaimmat ja kylmimmät peruselementit, joten niiden on sijaittava keskellä. Niiden ympärilla ovat ilma ja tuli. Lähinnä maata olevassa ilmassa on vesihöyryä, joten se on lämmintä ja kosteaa. Ylempänä on kuivaa ja lämmintä. Pilvet eivät muodostu ylempänä, koska ylempänä oleva maailman osa ei ole pelkkää ilmaa, vaan pikemminkin tulta. Näin on selvitetty peruselementtien karkea jakauma maailmassa.
Aristoteles kuvaa myös lyhyesti, miten elementtien vaihto tapahtuu ilmakehän ja tulikehän välillä. Kyse on siis dynaamisesta järjestelmästä.
Seuraavaksi Aristoteles pohtii Auringon lämmitysvaikutusta. Ratkaisu tähän löytyy Auringon liikkeestä. Tiedetään, että liikkeessä olevat kappaleet lämpenevät. Aristoteles päättelee, että maapallon lämmittamiseksi tarvitaan hyvin nopea liike ja sen on lisäksi tapahduttava lähellä maapalloa. Tähtien liike on nopeaa, mutta ne ovat liian kaukana. Kuu taas on lähellä maapalloa, mutta sen liike on hidasta. Sen sijaan Auringon liikeessä sekä nopeus että läheisyys ovat juuri sopivat, jotta se voi lämmittää maapalloa. Suurin lämpö on Auringon suunnassa, koska maapallollakin ilma lämpenee eniten juuri nopeassa liikkeessä olevan kappaleen lähellä.
Maapallon lämmetessä alkaa tapahtua haihtumista. Vastoin joidenkin käsitystä haihtumista on kahta lajia: toinen on höyrymäistä ja toinen tuulimaista ulospuhallusta. Maan kosteudesta haihdunta tapahtuu höyrynä ja maasta itsestään haihdunta tapahtuu kuivana, ikäänkuin savuna. Savumainen haihdunta nousee lämpimämpänä ylemmäs kuin kostea höyry, joka raskaana laskeutuu alemmas. Tämän takia taivaankantta lähin kerros on kuiva ja lämmin, mistä käytämme nimitystä tuli. Tämän alla on sitten ilma.
Tulikehä on hyvin herkkä häiriöille. Kun tähdenlento tai vastaava saapuu tulikehään, kyseinen tulikehän alue syttyy palamaan. Tämä näkyy sitten erilaisina valoilmiöinä taivaalla. Aristoteles pohtii tähdenlentoihin, revontuliin, Linnunrataan ja komeettoihin liittyviä asioita, jotka sivuutetaan tässä ilmastotieteeseen kuulumattomina. Nämä kuitenkin sisältävät myös kiinnostavia pohdintoja, joten kiinnostuneiden kannattaa tutustua niihin.
Aristoteles kuvaa kuinka Auringon lämmittävät säteet haihduttavat veden maan ympäriltä ja haihtunut vesi sitten nousee ylöspäin. Kun veden haihduttanut lämpö kaikkoaa korkeammalla, kylmässä ilmakehässä, tapahtuu tiivistyminen ja höyry muuttuu taas ilmasta vedeksi. Näin syntynyt vesi putoaa taas maan päälle. Vesi siis haihtuu höyryksi ja höyry tiivistyy vedeksi muodostaen pilven. Utu on hänen mukaansa se, mitä jää jäljelle, kun pilvi tiivistyy vedeksi. Utu on siis ennemminkin hyvän kuin huonon sään merkki. Aristoteles kuvaa tätä kaikkea toistuvana prosessina, joka seuraa Auringon reittiä taivaalla. Kun Aurinko on lähellä, vesi virtaa ylöspäin höyryn muodossa ja kun Aurinko on kaukana vesi virtaa alaspäin takaisin maan pinnalle.
Osa päivän aikana ylöspäin nousevasta höyrystä ei nouse kovin korkealle, koska siinä olevan nostavan tulen määrä on pieni suhteessa nostettavan veden määrään. Tämän osan höyrystä jäähtyessä ja laskeutuessa yön aikana muodostuu kastetta tai talvella huurretta. Kastetta ja huurretta esiintyy Aristoteleen mukaan vain kirkkaalla ja tuulettomalla säällä, koska vesihöyryä ei synny, jos ilma ei ole kirkas, ja tuulen puhaltaessa se ei voi kondensoitua. Aristoteles lisää myös, että huurteen esiintymättömyys vuorilla todistaa, että ilmiö johtuu siitä, että höyry ei nouse korkealle.
Rakeiden suhteen näyttäisi olevan ongelma – ne esiintyvät Aristoteleen mukaan lämpimämmillä alueilla, eikä vesi ole voinut olla valmiiksi jäätyneenä, kun se on muuttunut vedeksi. Lisäksi vesi ei hänen mukaansa voi oleilla ilmassa kovin kauan. Rakeet eivät myöskään ole voineet muotoutua ilmaan lentäneistä pienemmistä hiukkasista kuten vesipisarat kosteudesta.
Aristoteles kuvailee kuinka joidenkin mielestä rakeet muodostuvat pilvien työntyessä korkealle ilmakehään, missä maan heijastamien auringonsäteiden lämmittävä vaikutus loppuu, jolloin pilven mukana kulkeutuva vesi jäätyy siellä. Tämä selittäisi miksi rakeet ovat yleisempiä lämpimillä alueilla, koska siellä lämpimämpi ilma työntää pilvet korkeammalle. Aristoteles tyrmää tämän teorian huomauttamalla, että rakeita ei esiinny hyvin korkeilla alueilla, vaikka kyseisen teorian mukaan niiden pitäisi esiintyä myös siellä. Aristoteles mainitsee myös rakeiden olevan joskus kulmikkaita. Tämä osoittaa, etteivät ne ole voineet pudota kovin pitkää matkaa, koska muuten ne olisivat kuluneet pyöreiksi.
Aristoteles selittää ongelman lämpimän ja kylmän välisellä rekyylillä. Lämpimällä säällä maaperän alemmat osat ovat pintaa kylmempiä ja kylmällä säällä ne ovat pintaa lämpimämpiä. Aristoteles esittää ajatuksen, että sama voisi tapahtua myös ilmakehässä. Lämpimällä säällä lämmin ilma keskittäisi kylmän ilmakehän alaosiin, jolloin sinne menevä pilvi muuttuisi vedeksi hyvin nopeasti. Tämä selittäisi Aristoteleen mukaan sen, miksi lämpimällä säällä sadepisarat ovat usein hyvin suuria. Kyn kylmän keskittyminen on erityisen voimakasta pilvi jäätyy ja tuloksena ovat rakeet. Mitä lähempänä maata tämä prosessi tapahtuu, sitä suurempia ovat rakeet. Aristoteles myös mainitsee, että kesällä rakeita tulee vähemmän kuin keväällä ja syksyllä (tämä kuvailee siis tilannetta Kreikassa yli 2000 vuotta sitten), mikä johtuu ilman kuivuudesta kesällä.
Tuulesta Aristoteles toteaa, että sen sanotaan olevan ilman liikettä. Hän kuvailee, kuinka jotkut väittävät kaikkien tuulien olevan yksi ja sama tuuli. Hän ei ole samaa mieltä, koska joetkaan eivät virtaa samasta lähteestä. Tästä hän siirtyy käsittelemään jokien alkuperää. Hän kuvailee jokiin liittyviä perusasioita, kuten esimerkiksi sitä, että jokien virtaama on pienempi siellä, missä vesivarastot ovat pienemmät. Hän myös selittää jokien syntyvän vuorilla pienistä vesilähteistä yhdistymällä, eikä maanalaisista järvistä, kuten jotkut väittävät.
Aristoteles kuvailee, kuinka maat ja meret muuttuvat ajan myötä. Se paikka, missä joskus on meri, saattaa myöhemmin olla maata ja toisinpäin. Hän kuitenkin sanoo näiden muutosten olevan syklisiä ja kertoo sen johtuvan maan ytimen kasvamisesta ja kutistumisesta. Tämä taas johtuu Auringon aiheuttamasta lämmöstä. Nämä muutokset ovat kuitenkin niin hitaita verrattuna ihmisten elinikään, ettei niitä voi havaita. Aristoteles kertoo esimerkkejä eri paikoissa tapahtuneista muutoksista ja siitä, kuinka joidenkin mielestä kyseessä on universaali muutos, koska niin monessa paikassa on tapahtunut kuivumista. Aristoteles kuitenkin sanoo, ettei kyseessä ole universaali muutos, sillä toisissa paikoissa on tapahtunut päinvastainen muutos. Hän sanoo näiden muutoksien olevan kuten vuodenaikojen, mutta joiden sykli on vain pidempi. Niinpä Aristoteles kuvailee maailmaa, joka on jatkuvassa muutoksen tilassa, mutta pitkällä aikavälillä vakaa.
Lähde:
Meteorology by Aristotle, Book I (englanninkielinen versio)
Lisätietoa:
Kaikki teoksen neljä kirjaa
Tykkää tästä:
Tykkää Lataa...
Ilmastotieto 