AEROLOGIJA (άήρ aér zrak i λόγος logos govor, nauka) je dio meteorologije, koji se bavi istraživanjem slobodne atmosfere, t. j. onog njezina dijela, koji nije pod neposrednim utjecajem Zemljine površine. Aerološka istraživanja vrše se danas pilot-balonima, meteorografima i radio-sondama.

Pilot-balon je malen gumeni balon punjen vodikom ili helijem, a služi za određivanje brzine i smjera vjetra u visini. Težina mu je 20—100 g, a oni napunjeni vodikom imaju promjer ½—1 m. Metoda određivanja vjetra u visini pomoću pilot-balona naziva se pilotiranje. Balon se, prepušten sam sebi, diže uvis, jer je lakši od okolnog zraka i nakon nekog vremena postizava približno stalnu vertikalnu brzinu uspinjanja, a horizontalne struje zraka nose ga sa sobom. Određivanjem puta balona u prostoru može se ustanoviti i horizontalna projekcija putanje, a iz ove smjer i brzina vjetra u pojedinim slojevima atmosfere. Putanja se određuje tako, da se položaj balona odredi, na pr. svake minute. Položaj balona određen je njegovom visinom, azimutom i kutom elevacije. Visina balona može se naći iz brzine uspinjanja balona i vremena, koje je proteklo, otkad je balon pušten. Brzina uspinjanja zavisi od težine i punjenja balona. Ona se može izračunati već prije puštanja balona, ili se balon može toliko napuniti vodikom, da će imati unaprijed odabranu vertikalnu brzinu uspinjanja. Obično se vertikalne brzine kreću između 100 i 300 m u minuti. Azimut i kut elevacije mjere se pomoću specijalnog teodolita. Temelj za računsko određivanje smjera i brzine vjetra je pilot-balonski pravokutni trokut (T P₁ B₁ i TP₂B₂), kojega je hipotenuza linija viziranja TB₁ (od teodolita T do balona B₁), jedna kateta, P₁B₁, visina balona, a druga, TP, horizontalna projekcija linije viziranja. Vertikalni kut između linije viziranja i njezine projekcije (β₁) zove se kut elevacije, a mjeri se teodolitom, kao i azimut, t. j. horizontalni kut ά₁ između horizontalne projekcije linije viziranja i smjera na sjever (N). Iz veličina α, β₁ h₁, i α₂, b₂, h₂ na početku i svršetku jedne minute određuju se srednja brzina i smjer vjetra u sloju zraka između visina h₁ i h₂. Iz pilot-balonskog trokuta TP₁B₁ nalazi se horizontalna projekcija TP₁ vizirne linije TB₁, a iz pilot-balonskog trokuta TP₂B₂ horizontalna projekcija TP₂ vizirne linije TB₂. Konačno se iz trokuta TP₁P₂ može iz poznatih veličina TP₁ i TP₂ i kuta (α₂—α₁) naći horizontalna projekcija P₁P₂ puta balona, koja predstavlja srednju brzinu vjetra u toj minuti. I smjer vjetra izračuna se iz tog trokuta. Postoje posebne grafičke metode za određivanje tih veličina. Dobiveni rezultati odmah se preračunavaju za unaprijed određene nadmorske visine (300, 600, 900 m) i šifriraju posebnim međunarodnim ključem (PILOT-depeša), te dostavljaju telefonskim ili bežičnim putem svim centrima za prognozu vremena.

Budući da se na brodovima ne može upotrebiti teodolit zbog valjanja broda, namješta se ispod balona radarsko reflektorsko tijelo, a uspon balona prate dva radara, od kojih jedan daje azimut balona, a drugi, nakon redukcije, visinu.

Meteorograf je instrument, koji automatski bilježi podatke o tlaku, temperaturi i vlazi zraka, a pričvršćuje se na avione ili na balone (balon-sonde), tako da dolazi u više slojeve atmosfere. Nakon uzleta treba obraditi podatke dobivene na meteorogramu. Takvi su instrumenti upotrebljavani prije uvođenja radio-sondi. (sl. 1a)

Radio-sonda je aparat, koji visi ispod pilot-balona i potpuno automatski mjeri jedan ili više meteoroloških elemenata (obično tlak, temperaturu i vlagu zraka) za vrijeme, dok se pomoću balona uspinje; istovremeno ima i mali radio-predajnik, koji emitira radio-signale i tako automatski dostavlja rezultate mjerenja prijemnoj stanici na površini zemlje. Radio-sonda ima prednost pred avionom, što se može dizati u atmosferu bez obzira na vremenske prilike, a pred balon-sondom, što ovu treba nakon pada tražiti i naći. Baloni, koji nose radio-sonde, veći su od pilot-balona, težina im je 3/4 kg (i veća), a oni napunjeni vodikom imaju pri tlu promjer i preko 2 m. Postoji mnogo vrsta radio-sonda, koje se razlikuju bilo po vrsti instrumenata upotrebljenih za mjerenje nekog meteorološkog elementa, bilo po načinu, kojim promjena stanja na instrumentu utječe na emisiju predajnika. Za mjerenje tlaka zraka upotrebljava se deformacija membrane Vidieve kutije ili promjena zakrivljenosti Bourdonove cijevi (v. Tlak zraka-aneroidt). Za mjerenje temperature zraka služi deformacija nekog bimetala ili svojstvo nekih elektrolita, da smanjuju električni otpor pri porastu temperature. U novije vrijeme proizvedene su i neke čvrste materije, koje imaju to svojstvo. Za mjerenje relativne vlage iskorišćuje se mijenjanje duljine ljudske vlasi, ili promjena električnog otpora nekih tvari (litijeva klorida i dr.). Prijenos signala može se vršiti na četiri načina: 1. vrijednost nekog elementa određuje se na temelju vremenskog razmaka dvaju signala, od kojih je jedan stalan, a drugi se mijenja s promjenom vrijednosti mjerena elementa; 2. vrijednosti pojedinih elemenata daje predajnik morzeovim ili sličnim znakovima; 3. elementi mijenjaju audiofrekvenciju davača, t. j. u slušalici prijemnika čuje se viši ili niži ton prema vrijednosti mjerenog elementa; 4. elementi mijenjaju frekvenciju elektromagnetskih valova, koje emitira predajnik. U stanici, u kojoj se vrši mjerenje (sondaža) stanja atmosfere, mora postojati uređaj za primanje, koji automatski registrira primljene podatke. Ti se podaci preračunavaju u vrijednosti tlaka, temperature i vlage zraka, šifriraju po međunarodnom ključu i šalju kao TEMP-depeše za upotrebu meteorološkim centrima. Ako postoji uređaj za radiolokaciju, može se pomoću radio-sonde ujedno izračunati i vjetar u visini; za ovo mjerenje upotrebljavaju se radar-uređaji.

Sinoptička aerologija. Podaci dobiveni pomoću sondaža temperature i vlage unose se u adijabatske papire, na kojima je na pr. koordinatni sustav, u kome se na os apscisa nanosi temperatura, a na os ordinata visina ili tlak zraka (ili neka funkcija tlaka). Krivulja u tom koordinatnom sustavu, koja pokazuje promjenu temperature atmosfere uslijed visine ili tlaka (krivulja stanja atmosfere), pokazuje, da li je atmosfera stabilna ili labilna, i može se iskoristiti za prognozu pljuskova, grmljavina, maksimalnih temperatura zraka i sl. Sondaže izvršene na različitim mjestima dobivaju stalnu vrijednost, ako se načine pregledni prikazi istovremenih stanja atmosfere (sinoptički prikazi) na širem području, na pr. na području Evrope (v. Sinoptička meteorologija). Sinoptička obradba aeroloških podataka potječe još iz I. svjetskog rata, ali je dnevno prikazivanje stanja atmosfere u visini, koje se može praktično primijeniti u prognozi vremena, omogućeno tek tridesetih godina XX. st., kada je povećan broj aeroloških stanica i uvedena radio-sonda. Istovremeno se pokazalo, da je jednostavnije prikazati stanje atmosfere u visini na određenoj izobarnoj plohi (plohi konstantnog tlaka zraka) nego, kao što se to čini za tlo, na određenom nivou (na pr. 3000 m, 4000 m ili 5000 m). Pri tome se izobarna ploha prikazuje svojom topografijom, slično kao što se u geografiji prikazuje reljef zemlje. Oblik terena prikazuje se na geografskoj karti linijama jednake nadmorske visine, izohipsama. Kako izobarna ploha nije paralelna s površinom zemlje, već ima promjenljivu visinu, to se reljef izobarne plohe prikazuje linijama jednake visine te plohe, izopotencijalama (linijama jednakog geopotencijala). Prikaz izobarne plohe pomoću izopotencijala zove se apsolutna topografija te plohe. Pokazalo se, da medu najvažnije izobarne plohe ide ploha za 500 milibara. Ona približno dijeli atmosferu na dva po masi jednaka dijela. Njezina srednja visina kreće se oko 5 1/2 km. Apsolutna topografija plohe 500 mb prikazuje svojim izopotencijalama srednje strujanje atmosfere. Na tu se topografiju još unose u obliku brojeva i podaci o temperaturi i vlazi na toj plohi na mjestu pojedinih aeroloških stanica, kao i strelice, koje prikazuju i podatke o smjeru i jačini vjetra u toj visini.

Relativna topografija prikazuje međusobnu udaljenost dviju izobarnih ploha, a zavisi samo od srednje (virtualne) temperature (temperature, na temelju koje se uračunava utjecaj vodene pare na gustoću zraka) sloja zraka između obje izobarne plohe. Tako relativna topografija plohe 500 mb nad plohom 1000 mb prikazuje srednju temperaturu sloja zraka otprilike od površine zemlje do oko 5 1/2 km visine i ima veliko značenje za analizu i prognozu vremena. Među važne izobarne plohe ide još ploha 225 mb, topografija koje prikazuje stanje atmosfere na granici između troposfere i stratosfere u tropopauzi, dakle u razini, gdje su obično najjači vjetrovi. Njezina srednja visina iznosi oko 11 km. Topografija plohe 96 mb prikazuje stanje u stratosferi (u visini oko 17 km).

Na sl. 3 prikazana je apsolutna topografija plohe 500 mb, a na sl. 4 relativna topografija ploha 500 mb i 1000 mb, dok sl. 2 prikazuje vertikalni presjek ploha 500 mb i 1000 mb od aerološke stanice Colomb-Béchar u području Sahare do aerološke stanice Unskij Majak istočno od Urala. Linija, u kojoj taj presjek siječe površinu zemlje označena je na sl. 3 i sl. 4 debljom crtom, koja — kako se vidi — prolazi približno uz Zagreb. Horizontalne udaljenosti i vertikalne visine vide se na skalama sl. 2. Međusobna udaljenost izobarnih ploha 500 mb i 1000 mb velika je u toplom saharskom zraku (lijevi kraj slike 2), a malena u hladnom sibirskom zraku (desni kraj slike 2). Na području Srednje Evrope imamo — kako se vidi na sl. 3 — prodor hladnog zraka u zap. dijelu područja niskog tlaka i prodor toplijeg zraka u ist. dijelu toga područja. Zbog toga je relativna topografija viša u ist. dijelu nad Poljskom i zap. dijelom SSSR-a, a niža u zap. dijelu nad Jugoslavijom, kako se to vidi iz sl. 4 i sl. 2. Udaljenost izobarnih ploha 500 mb i 1000 mb smanjena je na sl. 2 za 4000 m, da bi se jače uočile razlike visina.

Indirektna aerologija je metoda zaključivanja o stanju slobodne atmosfere na osnovu vizuelnih motrenja s površine zemlje. Tu se naročito ističe motrenje oblaka, vrste oborina i sl. Ona je vrlo korisna u analizi i prognozi vremena, kada nema ili gdje nema sondažnih podataka.

Povijest istraživanja slobodne atmosfere usko je povezana s razvitkom mogućnosti prenošenja meteoroloških instrumenata u više slojeve atmosfere. Kad je krajem XVIII. st. čovjeku pošlo za rukom, da se balonom digne uvis, počinje i mjerenje stanja atmosfere u visini, ali je dobivanje naučno točnih podataka omogućeno tek krajem XIX. st., kada su uvedeni ispravni instrumenti (Assmannov aspiracioni psihrometar). Prve balon-sonde s balonom od goveđih crijeva puštaju 1892 Hermite i Besancon, a od početka XX. st. upotrebljavaju se za pilotiranje i sondaže gumeni baloni. Krajem I. svjetskog rata pokušavaju se metode bežičnog prenošenja podataka, a 1927 Bureau i Idrac šalju u stratosferu prvi kratkovalni davač i primaju od njega signale. Od 1946 istražuju se velike visine od nekoliko stotina km pomoću raketa, t. j. projektila, koji sami nose pogonsko sredstvo.

LIT.: E. Kleinschmidt, Handbuch der meteorologischen Instrumente, Berlin 1935, poglavlje E. Kleinschmidt i J. Reger: Aerologische Messmethoden, str. 398—585; F. A. Berry, E. Bollay i N. R. Beers, Handbook of Meteorology, New York 1945, poglavlje L. E. Wood: Meteorological Instruments, str. 559— 569; W. E. K. Middleton, Meteorological Instruments, 2. izd., Toronto 1947, str. 155—176 i str. 198—220; V. A. Bugaev, Metod baričeskoi topografii, Moskva 1947; R. Scherhag, Neue Methoden der Wetteranalyse und Wetterprognose, Berlin 1948.B. Mć.