天气预报有雨么?
首先,我们要知道,我们之所以能预测天气,是因为大气运动是有规律的;我们可以把地球看做一个大的质量体,那么他就一定会受到太阳的引力作用,开始绕着太阳做公转运动(实际因为其他行星的存在,地球的公转并不是纯圆形的)。同时,由于地球自转产生的偏向力,使空气在流动时形成气压差,从而有了风力。 那既然我们有初始的条件(地面温度,大气密度等)和已知条件(地球半径、月球半径,两星球相距距离等等)就能通过计算得到未来某个时间某地的情况。这个过程实际上是比较复杂的,涉及到微积分,矩阵,误差分析等知识。
当然为了简便起见,我们进行一些近似:把地球当成一个质点,而忽略月球的存在——这实际上是为了研究方便而做的假设,并不算太离谱,因为月球距地球最近的时候跟最远的时候相差并不多。这样我们就得到了牛顿运动定律的一个简单形式: F=ma —— 作用力等于质量乘以加速度。 我们知道,要使一个物体运动就必须给予他动力,而自然界中有很多力,如重力,弹力,摩擦力等等。但是上述定律说明,只有当物体受的作用力大于他的阻力时,他才有可能加速——也就是说,如果没有外力提供动力的话,任何物体将保持静止或者做匀速直线运动。
根据上述原理,我们利用计算机模拟大气运动,给出未来的天气情况。 但是这只是理论上的推导,事实上还要复杂的多——要考虑的因素也很多。如地球不是个完美的球形,而是个凹凸不平的浑圆体,这就导致纬线并不完全平行,而产生纬度圈,这些因素都要考虑在内。
并且最终的结果并不只是个连续的过程,而是一堆离散的点,这是由于计算机运算能力有限,无法精确求解无限多个方程——这意味着最后的结果是一堆近似的结果。尽管可以不断调整初始数据使得结果更接近真实,但永远不可能达到绝对准确。这也是气象预报只能做出大概24小时之后的决定,而不能做得更准的原因所在。