Khí tượng học

Hãy tưởng tượng một thế giới trước khi con người hiểu về ta. Ta đã ở đó, trong sự kinh ngạc và lo sợ của những người cổ đại khi ta gửi những cơn giông bão làm rung chuyển nhà cửa của họ, hay những cơn mưa nhẹ nhàng giúp mùa màng của họ tươi tốt. Ta là một bí ẩn. Đôi khi ta là một người bạn hiền hòa, vẽ nên cảnh hoàng hôn rực rỡ trên bầu trời, và đôi khi ta là một thế lực đáng sợ, với những cơn gió gào thét và những lớp tuyết dày đặc. Người ta kể những câu chuyện về các vị thần ném những tia sét hay thổi gió từ các góc của Trái Đất vì họ không biết khoa học đằng sau ta. Họ quan sát mây, chim và các vì sao, cố gắng đoán bước đi tiếp theo của ta, hy vọng hiểu được tâm trạng của ta.

Rồi dần dần, con người bắt đầu quan sát kỹ hơn. Họ không chỉ còn kể chuyện nữa; họ quan sát, đo lường và suy nghĩ. Đó là lúc ta có tên của mình: Khí Tượng Học. Nghe có vẻ cao siêu, nhưng nó chỉ đơn giản có nghĩa là nghiên cứu mọi thứ đang diễn ra trên không trung—tức là khí quyển. Ta là khoa học giải thích tại sao gió thổi, mây hình thành, và điều gì tạo ra mưa, tuyết hay nắng. Ta là lý do bạn có thể kiểm tra một ứng dụng trên điện thoại để xem mình có cần mang ô hay đeo kính râm không. Nhiệm vụ của ta là biến bí ẩn của thời tiết thành một điều bạn có thể hiểu được.

Câu chuyện của ta với tư cách là một ngành khoa học bắt đầu từ rất lâu rồi. Ngay từ năm 650 trước Công nguyên, người Babylon đã cẩn thận ghi lại các hình thái mây trên những tấm đất sét, hy vọng tìm ra manh mối về tương lai. Nhưng một trong những người đầu tiên thực sự cố gắng giải thích ta bằng logic thay vì thần thoại là một nhà triết học Hy Lạp tên là Aristotle. Khoảng năm 340 trước Công nguyên, ông đã viết một cuốn sách có tên là 'Meteorologica'. Trong đó, ông cố gắng giải thích mọi thứ từ mưa đá đến bão. Tất nhiên, ông không giải thích đúng mọi thứ—ông không có những công cụ mà chúng ta có ngày nay—nhưng ông là người đầu tiên xem thời tiết như một sự kiện tự nhiên cần được nghiên cứu, chứ không chỉ là ý muốn của các vị thần. Ông đã đặt cho ta cái tên và đưa ta đi trên con đường trở thành một ngành khoa học thực sự.

Trong nhiều thế kỷ, ta không thay đổi nhiều. Người ta có thể nhìn lên bầu trời, nhưng họ không thể đo lường được những gì đang xảy ra. Tất cả đã thay đổi vào thế kỷ 16 và 17. Khoảng năm 1593, một nhà khoa học lỗi lạc người Ý tên là Galileo Galilei đã phát minh ra một thiết bị gọi là kính đo nhiệt, một phiên bản sơ khai của nhiệt kế. Lần đầu tiên, con người có thể đo được nhiệt độ. Sau đó, vào ngày 1 tháng 5 năm 1643, học trò của Galileo, Evangelista Torricelli, đã phát minh ra một thứ tuyệt vời: khí áp kế. Nó có thể đo trọng lượng, hay áp suất, của không khí. Ông nhận thấy rằng khi áp suất không khí thấp, một cơn bão thường sắp kéo đến. Năm 1648, một nhà khoa học người Pháp tên là Blaise Pascal đã chứng minh rằng áp suất không khí càng giảm khi bạn càng leo lên cao trên một ngọn núi. Với những công cụ này, con người không còn chỉ đoán mò nữa—họ đang thu thập dữ liệu về ta.

Cùng với những công cụ mới là những ý tưởng mới. Năm 1803, một nhà khoa học nghiệp dư người Anh tên là Luke Howard đã đưa ra hệ thống mà chúng ta vẫn sử dụng ngày nay để đặt tên cho các đám mây—đặt cho chúng những cái tên Latinh như 'cumulus' (đống), 'stratus' (lớp) và 'cirrus' (xoắn). Bất ngờ, mọi người trên khắp thế giới có thể nói về mây bằng cùng một ngôn ngữ. Tuy nhiên, bước đột phá lớn nhất là máy điện báo, được phát minh vào những năm 1830. Giờ đây, các quan sát thời tiết từ cách xa hàng trăm dặm có thể được chia sẻ gần như ngay lập tức. Đến những năm 1850, các nhà khoa học đã vẽ những bản đồ thời tiết đầu tiên, cho thấy các khu vực áp suất cao và thấp. Năm 1870, Hoa Kỳ đã thành lập một cơ quan thời tiết quốc gia để cảnh báo người dân về các cơn bão. Ta đã trở thành một nỗ lực của cả tập thể.

Thế kỷ 20 đã đưa ta bay cao—theo đúng nghĩa đen. Khoảng năm 1920, một nhóm các nhà khoa học Na Uy do Vilhelm Bjerknes dẫn đầu đã phát hiện ra rằng thời tiết thường xảy ra dọc theo ranh giới giữa các khối không khí lạnh và ấm khổng lồ. Họ gọi những ranh giới này là 'front,' giống như chiến tuyến của một trận chiến, và ý tưởng của họ đã thay đổi hoàn toàn cách chúng ta dự báo thời tiết. Sau đó, vào những năm 1950, các nhà toán học như John von Neumann bắt đầu sử dụng những chiếc máy tính đầu tiên để tính toán hành vi trong tương lai của ta. Nhưng sự thay đổi ngoạn mục nhất đã xảy ra vào ngày 1 tháng 4 năm 1960, khi vệ tinh thời tiết đầu tiên, TIROS-1, được phóng vào không gian. Lần đầu tiên, nhân loại có thể nhìn thấy ta từ trên cao—quan sát những cơn bão xoáy trên đại dương và những đám mây trôi dạt qua các lục địa. Những bí mật của ta thực sự bắt đầu được hé lộ.

Ngày nay, ta là một phần của cuộc sống của bạn hơn bao giờ hết. Ta có mặt trong các siêu máy tính xử lý lượng dữ liệu khổng lồ, các vệ tinh quan sát Trái Đất, và radar Doppler có thể nhìn thấy mưa bên trong một đám mây bão. Ta giúp các phi công bay an toàn, nông dân quyết định khi nào gieo trồng, và các công ty năng lượng lên kế hoạch về lượng điện mà mọi người sẽ cần. Quan trọng nhất, ta giúp cảnh báo bạn về thời tiết nguy hiểm như lốc xoáy và bão, cho bạn thời gian để đến nơi an toàn. Câu chuyện của ta vẫn chưa kết thúc. Khi khí hậu hành tinh của chúng ta thay đổi, việc hiểu ta càng trở nên quan trọng hơn. Ta là một khoa học của sự quan tâm—giúp chúng ta hiểu, dự đoán và bảo vệ thế giới tuyệt vời của chúng ta và mọi người trong đó.