Воейкову удалось расширить издание литературы, по вопросам климата России: справочников, таблиц, карт. Русское географическое общество создавало экспонаты для отечественных и зарубежных выставок. Климатические отделы этих выставок благодаря Воейкову всегда привлекали к себе внимание специалистов.
Метеорологическая комиссия была любимым детищем Воейкова. Только смерть разлучила его с нею. Но роль Александра Ивановича в Русском географическом обществе не ограничивалась рамками комиссии. Он оказывал помощь путешественникам, снабжал их инструкциями по метеорологическим наблюдениям, помогал выбирать аппаратуру. Воейков охотно занимался обработкой результатов экспедиций.
Когда, возвратившись из одного из своих путешествий, Пржевальский принес в Географическое общество тетради с метеорологическими наблюдениями, педантичный Вильд счел их недостоверными и отказался принять. Совершенно иначе подошел к делу Воейков. При его содействии материалы Пржевальского были обработаны. Это серьезно помогло изучению климата Центральной Азии.
В восвмидеоятых-девяностых годах круг деятельности Русского географического общества продолжал расширяться.
Геологические исследования Средней Азии, проведенные И.В. Мушкетовым, путешествия по Центральной и Средней Азии Н.А. Северцова, Г.Н. Потанина, М.В. Певцова, В.И. Роборовского, П.К. Козлова, К.И. Богдановича, братьев Г.Е. и М.Е. Грум-Гржимайло, экспедиция по Восточной Сибири, Центральной Азии и Северному Китаю В.А. Обручева, путешествия по Индии И.П. Минаева, исследования наших морей океанологами Н.М. Книповичем, Ю.М. Шокальским — таков далеко не полный перечень работ, выполненных Русским географическим обществом в конце прошлого и в начале текущего столетия.
В деловой и дружеской атмосфере Русского географического общества расцветал талант Воейкова.
«Климаты земного шара»
Многолетние наблюдения за природой, климатом и хозяйством России, частые и длительные поездки по стране и за границей, изученная Александром Ивановичем литература на родном и иностранных языках, его собственные исследования — все это представляло ценный фонд для создания серьезного научного труда.
До сих пор Воейков писал о климатах стран и целых материков, о законах, от действия которых зависит погода и климат. Теперь наступило время сделать следующий шаг — написать книгу о климатах всего земного шара.
Именно в такой работе могла проявиться способность Воейкова схватывать причинные связи явлений, его умение отделять главное от второстепенного, делать широкие и увлекательные обобщения, строить научные гипотезы и подтверждать их фактами.
И вот, подводя итоги своей двадцатилетней научной и общественной деятельности, Александр Иванович принимается за составление труда, которому суждено стать краеугольным камнем новой науки — климатологии. Книгу эту Воейков озаглавил: «Климаты земного шара, в особенности России».
В черновых тетрадях Воейкова упоминания о его новом исследовании встречаются уже с января 1879 года. Первоначально Воейков предполагал написать эту работу на французском языке и намечал ее объем в двести-триста страниц большого формата, но затем изменил свои планы. Он решил удвоить объем труда, уделив главное внимание климатам России, и сначала издать его на русском языке, а потом уже сделать перевод.
За границей Воейков мог напечатать свою книгу на несравненно более выгодных условиях, но Александр Иванович хотел, чтобы она впервые вышла именно в России.
Однако издать на родине большой научный труд было делом нелегким. Издатели избегали выпускать книги, предназначенные для ограниченного круга читателей, а потому малоприбыльные.
Не будучи уверен в том, что в России найдется издательство, которое напечатает его труд, Воейков все-таки не прекращал работы. Он придавал «Климатам земного шара» такое большое значение, что систематически записывал в тетрадь ход своих исследований. Только когда половина работы была закончена, Воейкову удалось получить от картографического издательства Ильина согласие напечатать ее. За огромный труд, состоящий из тридцати пяти глав с графиками и картами, Ильин назначил Воейкову очень скромный гонорар в размере тысячи пятисот рублей, да и то с рассрочкой уплаты.
Воейков старался, чтобы его новая книга могла быть использована студентами. Поэтому он включил в текст пояснения, которые были бы излишними, если бы работа предназначалась только для узких специалистов.
С чего начинает Воейков это исследование? С того же, с чего он начал свою научную деятельность. С солнечного тепла.
«Я думаю, что одна из важнейших задач физических наук в настоящее время — ведение приходо-расходной книги солнечного тепла, получаемого. земным шаром, с его воздушной и водяной оболочкой», — писал Воейков.
Он подчеркнул эту фразу, и крылатые слова «приходо-расходная книга солнечного тепла» приобрели права гражданства среди метеорологов, климатологов, географов.
В своей первой научной работе — докторской диссертации — Воейков уже затронул этот вопрос. Теперь его взгляды сложились в стройную систему. Александр Иванович определил сумму солнечного тепла, получаемого землей в северном и южном полушариях, исследовал температуры океанов и морей и подробно объяснил причины воздушных течений.
На северном склоне Швейцарских Альп зимой дуют с юга теплые сухие ветры («фены»). До Ханна и Воейкова климатологи считали, что эти ветры дуют из Сахары. Но каким образом воздух из Сахары попадает на северные склоны Альп? Ведь зимой Средиземное море холоднее Сахары. Метеорологи делали странное предположение: ветер из Сахары пролетает над морем и над Альпами, не останавливаясь ни перед какими препятствиями. Но почему у южного склона Альп нет ветров из Сахары, а температура воздуха у южного склона гор и на высоте гораздо ниже, чем у северного склона?
Научное объяснение фенов впервые дал Ханн. Воейков продолжил и развил исследования Ханна, что значительно обогатило представления о «динамическом нагревании» воздуха. Воздух нагревается не только солнцем. Даже в семь часов утра, когда солнце еще не взошло, нисходящий воздух уже начинает нагреваться. Следовательно, теплота воздуха у северного склона Альп вызывается его собственным движением, а не тем, что это воздух из Сахары.
Затем Воейков приводит другой пример — Гренландия, где зимой с востока и с юго-востока дуют фены. Там воздух стекает с плоскогорья, покрытого толстым слоем льда. Этот воздух так сух и температура его настолько высока, что испаряется даже снег. Воздух нагревается от собственного движения, если это движение направлено вниз. Если же движение идет вверх, то воздух охлаждается, так как на подъем затрачивается много энергии.
Воейков переходит и давлению воздуха и его движению в горизонтальном направлении. Двадцать лет занимались метеорологи этим вопросом, но объяснения таких явлений, как пассаты, циклоны, антициклоны, оставались неверными и сбивчивыми. Например, пассаты объясняли разностью между температурами воздуха на экваторе и «а широте около 30 градусов. Разница в температуре этих двух зон не больше 8 градусов, а расстояние между ними 2775 километров. Изменение температуры на 1 градус приходится на целых 347 километров расстояния. Такая разность температур не может вызвать воздушного течения. Воейков приводит пример. Температура горения дров в печке около 600 градусов, температура комнаты в 10 метрах от печки — 20 градусов, разность температур на 1 метр расстояния составляет 58 градусов. Итак, разность температур в комнате в 20 миллионов раз больше, чем в пассатной полосе. Метеорологи придают значение разнице температур, совершенно ничтожной. В чем их ошибка?
Температура воздуха — это температура небольшого пространства, окружающего термометр. Она может быть очень различна на близких расстояниях. Следовательно, горизонтальное движение воздуха или ветер нельзя объяснять разностью температур.
Не раз возвращаясь к этому вопросу, Воейков, начиная с «Атмосферной циркуляции», неизменно опровергал господствующий до него в науке взгляд, будто схема воздушной циркуляции аналогична движению воздуха у печки. Он доказал, что массовые восходящие тони на экваторе невозможны. Не располагая, естественно, огромными материалами наблюдений наших дней, Воейков тем не менее очень близко подошел к воззрениям, которые установились в современной науке,