علم جو و هواشناسی در فلسفه طبیعی ابن سینا

در علم جو شیخ مانند اکثر فلاسفه و علمای اسلامی از تعالیم ارسطو پیروی کرده و حوادث منطقه بین کره زمین و قمر را اثر فعل و انفعالات گوناگون چهار عنصر این منطقه می داند.

طبقات جو
شیخ هوا را به چهار مرتبه یا قوه تقسیم کرده است:
1) طبقه مماس با سطح زمین که از بخارات و حرارتی که از زمین صعود کرده است پر شده است.
2) طبقه بالاتری که بخارات آن کمتر و حرارت آن بیشتر است.
3) طقه ای که دارای هوای صاف و پاک است.
4) طبقه ای که از تصاعدات که از جبال به این ناحیه صعود کرده است.
وراء این چهار طبقه کره آتش قرار دارد که خود بیرنگ است و فقط در حضور تصاعدات و بخارات رنگین می شود.

نحوه تشکیل ابر، برف و باران و رنگین کمان
بخار که از زمین صعود می کند به نقطه ای می رسد که هوای سرد آن را متکاثف می کند همانطور که در باز کردن در یک حمام گرم دیده می شود. این تراکم و تکاثف باعث پیدایش ابر می شود که در مناطق کوهستانی، آنجا که بخار و رطوبت بیشتر است، زیادتر است. پس از ایجاد ابر یکی از سه وضع زیر پدید می آید:
1) تراکم کم است و به وسیله اشعه های خورشید پراکنده می شود.
2) تراکم ابرها زیاد است و اشعه خورشید نمی تواند آن را پراکنده کند.
در این صورت با کمک بادها ابرهای سنگین و ضخیم شده و بار دگر به صورت باران به زمین سقوط می کند. یا اگر هوا آنقدر سرد باشد که قطرات قبل از اینکه زیاد بزرگ شود غلظت یابد آنگاه به جای باران برف می بارد و اگر حرارت دور قطره منجمد شده را بگیرد و برودت در درون آن بماند تگرگ و یخ بوجود می آید.
شیخ علت مادی این حوادث را بدون عنایت الهی کافی نمی داند: «و اما در مسأله باران لازم نیست آنچه در آن باب گفته اند مسلم بداریم بلکه می گوئیم نزدیک شدن خورشید و حدوث گرمی از این جهت و دور شدن خورشید و سردی که از آن نتیجه می شود چنانکه بعدها خواهیم گفت در طبیعت برای بسیاری از غایات جزئی سببی است با نظام و همینکه خورشید در ضمن حرکت مایل خود به زمین نزدیک شود سبب می شود که از ذات او تبخیر حاصل آید که بخار را بالا برده بجائی می رساند که سرد شده و بالضروره فرود آید و در این باب ضرورت مادی کفایت نمی کند بلکه سبب آن فعل الهی است که در ماده بکار می رود و منتهی به ضرورت می شود.» (فن سماع طبیعی، ص 95).
3) در هوا رطوبت پیدا می شود و اشعه خورشید چنانکه در یک آئینه منعکس می شود در آن می درخشد و نور آن با تاریکی بخارها ترکیب می شود. در این مورد امکان پیدایش قوس قزح با یک یا دو قوس هست و قوس قزح کمربندی است رنگین به شکل دائره که خورشید در مرکز آن قرار گرفته است. پیدایش رنگها در اثر انعکاس نور آفتاب در درون ذرات آب است.

علل پیدایش رعد
به نظر شیخ هفت علت برای پیدایش رعد وجود دارد: دو ابر مانند خوردن دو دست به هم ممکن است با هم برخورد کند؛ باد ممکن است وارد ابری شده باعث صدا شود چنانکه در غارها دیده می شود؛ عنصر آتش ممکن است وارد ابر شده صدا ایجاد کند مانند صدائی که از گذاشتن آهن گداخته در آب در دکان آهنگر بوجود می آید؛ باد ممکن است بر روی یک ابر یخ زده بوزد و صدائی ایجاد کند مانند صدای کاغذ؛ باد امکان دارد در درون یک ابر توخالی بوزد و صدائی بوجود آورد مانند صدائی که از دمیدن قصاب در روده ایجاد می شود؛ و یا بالاخره ممکن است دو ابر ضخیم با یکدیگر تلاقی کند و صدائی ایجاد کند مانند صدای دو دندان آسیا که بر روی هم سائیده شود.

علل پیدایش برق و شهاب
درباره برق شیخ را عقیده بر این است که آن بر اثر چهار علت بوجود می آید: برخورد شدید دو ابر و ایجاد جرقه چنانکه در مورد سنگها دیده می شود؛ مالیده شدن دو ابر به یکدیگر که مانند سائیده شدن دو چوب باعث ایجاد آتش می شود؛ خاموش کردن آتش به وسیله رطوبت ابر که مانند نهادن آهن گداخته در آب ایجاد جرقه می کند؛ و فشرده شدن بعضی ابرها که درون آن آتش است که باعث خروج این آتش می شود همانطور که آب از اسفنجی که فشرده شود بیرون می آید (رسالة فی اسباب الرعد به قلم ابن سینا، ص 3-2).
در مناطق بالاتر بخاراتی که از زمین صعود کرده است مبدل به تصاعدات شده و به منطقه آتش می آید و آنجا محترق می شود. اگر این تصاعدات لطیف نباشد و در آن آتش باشد مانند ستاره ای برافروخته می شود و آن را شهاب می نامند. اگر مقدار تصاعدات زیاد باشد ممکن است شهاب دمی داشته باشد که با نور زیاد می درخشد (طبیعیات دانشنامه علائی، ص 73-70).
با استفاده از تجربیات روزانه بشر شیخ سعی کرده است پدیده های جوی را که شامل تمام حوادث بین سطح زمین و فلک قمر می شود و حتی شهاب و غیره را در برمی گیرد مورد بررسی قرار دهد. در این موارد شیخ حتی المقدور از تجربیات خود و دیگران استفاده کرده است در حالی که اساس تحقیق او همان اصول کلی طبیعیات بوده که از طریق عقلی بدست آمده است.

نقش خورشید در پدیده های جوی
پدیده های جوی مانند سایر ظواهر طبیعی نه تنها بستگی به چهار عنصر دارد بلکه با نور و حرارت نیز که به طور مستقیم یا به نحو غیرمستقیم از خورشید می رسد ارتباط نزدیک دارد. به این جهت خورشید سهم مهمی در تمام حوادث عالم تحت القمر دارد. حرارت یا از خورشید یا از اصطکاک بین دو جسم و یا تماس با یک جسم گرم بوجود می آید و اما نور که همیشه مسأله غامضی است در فیزیک به نظر شیخ از ذره ترکیب نشده است چنانکه برخی از قدما معتقد بوده اند.
شیخ حتی نور را جوهر نمی داند بلکه آن را عرض می شمارد و به این جهت اصلا مسأله ایجاد یک فیزیک مبنی بر نور (لااقل در آثار مشائی او) چنانکه بین نوافلاطونیان و بعدا اشراقیون متداول بوده است برای شیخ مطرح نیست. فقط مفسران اشراقی مسلک بعدی شیخ بودند که نور و تمثیلات نوری را اساس طبیعیات و حتی الهیات قرار دادند چنانکه خود شیخ نیز در برخی از آثار عرفانی خود به آن اشاره کرده است.