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湿度观测和仪器 我国是最早发明测湿仪器的国家。在《史记·天官书》中曾提到把土和炭分别挂在天平两侧，以观测挂炭一端天平升降的仪器。《淮南子·天文训》中指出这个仪器的挂炭一端升降的意义说：天气干燥了，炭就轻；天气潮湿了，炭就重。（“燥故炭轻，湿故炭重。”）《淮南子·泰族训》还说：湿气到来的时候，人是看不见的；但是炭已经表显出沉重了。（“夫湿之至也，莫见其形，而炭已重矣。”）这就进一步阐明了这个测湿仪器起到能测量看不见的水汽多少的作用。 宋代有一个叫赞宁的和尚，在他的《物类相感志》一书中提到，把土炭两件东西，放在天平两边，使它们平衡，然后悬挂在房间里。天将要下雨的时候，炭就会变重，天晴了，炭会变轻。这已经是把测湿仪器作为预报天气晴雨的仪器了。 除了上面天平式的测湿仪器外，清康熙年间，西方来华传教士南怀仁曾用小鹿的筋做成一个弦线温度表，以验空气中的燥湿。几年以后，黄履庄（1656—？）也研制成功了“验燥湿器”，利用弦线随湿度伸缩的原理测量温度。这是毛发湿度计的前身。其实，远在汉代，就已经有利用琴弦感应的湿度原理预测晴雨的事例了。例如东汉王充在《论衡·变动篇》中曾经谈到，琴弦变松，天就要下雨。（“天且雨，……琴弦缓，……”）琴弦变松，是天变潮湿、弦线伸长所造成的。元末明初娄元礼在《田家五行》一书中也说：如果质量很好的干洁弦线忽然自动变松宽了，那是因为琴床潮湿的缘故；出现这种现象，预示着天将阴雨。这句话已经明确点出了湿度一方面影响弦线的长度，一方面又联系着天气的晴雨。他还谈到，琴瑟的弦线所产生的音调如果调不好，也预兆有阴雨天气，这也是合乎科学道理的。 降水观测和仪器 我国古代对雨水观测十分重视。甲骨卜辞中，对雨已经有“大雨”、“猛雨”、“疾雨”、“足雨”、“多雨”、“毛毛雨”等区别，而且还注意到雨的来向。 雨下的是否及时，以及雨量的分配和多少，直接影响着农业生产。这就迫使我国古代国家对上报雨量的重视。在秦代，我国已经有报雨泽的制度。1975年二月在湖北云梦睡虎地发掘的十一号秦墓中发现了《秦律十八种》的竹简，其中《田律》里规定，凡下及时的而且有利于谷物抽穗的雨，雨后应书面分别报告有抽穗谷物和未种谷物的受雨田亩数。庄稼生长后，如下了雨，也应报告雨泽多少和受益的田亩数。如有干旱、暴风雨、水潦等灾害，也要报告受灾田亩数。这些报告，就近的县要走得快的人递送，远处的县可由驿站传送，必须在八月底前送到。在东汉，也曾经要求所辖各郡国从立春到立秋整个作物生长期间向中央报告雨泽情况。 东汉以后，历代对降水都很关心。在南宋，数学家秦九韶曾在《数书九章》卷四中列有四道有关降水的算题，就是“天池测雨”、“圆罂测雨”、“峻积验雪”、“竹器验雪”。秦九韶在序中明确说：农业生产的丰收与否，和雨雪很有关系。主管农业的官员想知道雨雪下降量，但是如果盛雨雪的容器形状不同，容器里积的雨雪量就大有不同。怎样才能客观地从容器的雨雪量计算出有代表性的雨雪量呢？出这四道题目的目的就在于解决这个难题。因此这四道题最后所问的，都是合平地的雨深或雪厚是多少。从这里可以看出，当时已经知道换算为平地的量，才是有代表性的量。 从算题中还可以看出，当时还没有标准雨量器。天池是各地为了预防火灾积蓄雨水的容器，这在当时各州郡都有。它正是我国雨量器的前身，因为它本来就是积雨水的。只是由于是用于防止火灾的，所以形状就没有一定的标准。 我国雨量器的发明大约在明清时期。在朝鲜曾经发现黄铜雨量器，并且附有标尺。雨量器花岗石台基上刻有“测雨台”和“乾隆庚寅五月”等字样，可以作证明。这是公元1770年所制的一个雨量器。据研究，这还不是世界最早的雨量器。 明代从洪武年间（公元十四世纪后半叶）开始，就很重视测雨，要求全国州县的负责官吏按月向中央上报雨水情况。这种制度在清代还保持着，因此现在在故宫里还保留明清两代大量的各地上报雨泽的奏折。 古代天气现象理论 我国古代有关天气现象的理论是很多的，这里只能作简单的介绍。 《黄帝内经·素问》卷二中，提出了水分循环和云雨形成的理论。书中说云是地气上升所形成的，雨是天气下降所形成的。雨虽然是从天下降，追它的根本，却来自地气上升所致；云虽然是地气上升而成，追它的根本，却又是天气下降的雨所供应的。（“地气上为云，天气下为雨。雨出地气，云出天气”。）东汉王充在《论衡·说日篇》中也有相似的见解：“雨从地上不从天下，见雨从上集，则谓从天下矣，其实地上也。” 西汉董仲舒（约前179—前104），在他所著《雨雹对》—文中，认为雨滴是由小云滴受风合并变重下降而成的。（“攒聚相合，其体稍重，故雨乘虚而坠。”）他说：风大使云滴合并得快，这就使下降的雨滴大而比较疏。风小使云滴合并得慢，这就使下降的雨滴细而比较密。（“风多则合速，故雨大而疏；风少则合迟，故雨细而密。”）这种从微观角度说明的雨滴形成过程，基本上和现代的暖云降雨理论是符合的。 在雪的形成方面，《春秋说题辞》中认为是水汽凝成的。（“盛阴之气，凝滞为雪。”）西汉董仲舒，东汉许慎（约65—约147）、刘熙，宋代朱熹，明代王逵等，认为是云滴或雨滴冷冻结成的。明代杨慎（1488—1559）认为是霰或米雪形成的。归纳起来，我国古代对雪的形成，有“气体形成说”、“液体形成说”和“固体形成说”三类。就现代世界上关于雪的形成理论看，依旧有这三类看法。 关于雾的形成，《尔雅》中说，地面水分向上扩散，但是无法充分扩散出去，就成为雾。（“地气发，天不应，曰雾。”）宋蔡卞在《毛诗名物解》中说，水汽在空中可形成雾，雾和云是同一类的东西。（“水气之在天成雾，雾，云之类也。”） 关于雷电现象，在我国古代也有两种理论：一种是“摩擦形成说”，是战国时期慎到首先主张的。他说：“阳与阴夹持，则磨轧有光而为电。”另一种是王充等所主张的“爆炸起电说”。 王充在《论衡，雷虚篇》中用“一斗水灌冶铸之火，气激裂，若雷之音矣”来解释雷声是很有道理的。王充特别对雷电现象有季节性作了科学解释。他把雷电的季节性出现归结为太阳的热力作用发生变化，认为春季太阳热力作用渐强，所以有发生雷电的可能；夏季太阳热力作用强盛，所以雷电也比较厉害；秋冬太阳热力作用已经衰弱，所以雷电现象也就很难出现了。（“雷者，太阳之激气也，何以明之？正月阳动，故正月始雷。五月阳盛，故五月雷迅。秋冬阳衰，故秋冬雷潜。”） 天气预报 历代劳动人民，在生产斗争中，了解到不少天气变化规律的知识，这些知识大量反映在天气谚语上。 例如《诗经·小雅·頍弁》中说：下雪以前往往先会下霰。（“如彼雨雪，先集维霰。”）汉《焦氏易林》中说，蚂蚁把洞口封住，将会有大雨。（“蚁封穴户，大雨将至。”）《论衡·寒温篇》中说，早晨要是有很多的霜，必定夜间的星既多而亮。（“朝有繁霜，夕有列光。”）后魏《齐民要术》卷四《栽树第三十二》中说：天雨后刚晴，见到寒冷彻骨的北风袭来，那天夜里必定会出现霜。（“天雨新晴，北风寒彻，是夜必霜。”） 随着劳动人民和天斗争经验的积累，天气谚语越来越丰富，而且往往需要汇集成书，便于集中参考。在唐代，民间天气经验的书籍中，最有名的是黄子发的《相雨书》。这本书收集了唐代以前的一些天气经验，有些还很有价值。例如书中说：云中出现黑色和红色，就会下冰雹。这个经验在现在各地进行人工抑雹作业的时候，仍旧用作判断雹云的依据。 由于农业的不断发展，观察天气的经验更加丰富，要求能用简短韵语来表达这些丰富的经验，以便于记忆和应用。这种要求日渐迫切，于是到了元代，天气谚语已经绝大部分用韵语表达了。元末明初娄元礼《田家五行》就是大量集中当时流行在太湖流域的韵语和非韵语的天气经验的专集。这本天气经验集的流行影响很大，所录的天气谚语，不胫而走，在农村造成家喻户晓、世代相传的局面。 明末徐光启（1562—1633） 《农政全书·占候》，进一步整理和补充了《田家五行》的天气经验，并且大量删去了一些明显的迷信糟粕，在纯洁天气谚语上，起了一定作用。 元明两代还出现了海上天气预报的著作。当时人们曾经把水手和渔民的天气经验用五言和四言的韵语表达出来。在明代张燮《东西洋考》一书中就有这个内容。例如：“乌云接日，雨即倾滴”；“迎云对风行，风雨转时辰”；“断虹晚见，不明天变；断虹早挂，有风不怕”；等等。 还有一类预报天气的书，就是“古云图集”，一般古云图下面的说明，大多分两部分：前一部分说明图中云的特征，后一部分说明出现这种特征的云的时候风雨或其他坏天气在什么时候将要到来，强烈程度大体怎样。 关于天气预报实践和理论解释方面，可以举北宋沈括的一个实例：有一年，天气久旱，农作物普遍缺水，人人望雨心切。不久出现了一连几天的阴天，看来必然要下雨了，可是并没有下雨。反而有一天，天气转为大晴天，太阳光很强烈。沈括那天正好去见宋神宗。宋神宗问他：“什么时候下雨？”沈括回答说：“下雨的条件具备了，明天就会下雨。”当时许多人认为连续几天阴天闷热，尚且不下雨，现在又晴又干，怎么会有下雨的可能呢？所以不相信沈括的话。但是到了第二天，果然下了雨。沈括对这次所以会下雨，提出了他的理由是：那时正是水汽充沛的季节，连日天阴，说明水汽的确已经多了，但是因为风比较大，云比较多，所以未能成雨；后来突然云散天晴，阳光可以烤热地面，使水汽有了充分发挥成雨作用的条件，因此，在第二天，水汽和地面热力作用两个条件都具备了，共同发挥了作用，必然会出现雨（见《梦溪笔谈》卷七）。这次，沈括在说明预报理由时，也采用了一些五运六气的术语，但仔细分析这一段叙述，可以看出沈括是反对当时医家用五运六气的死方法预报天气的。他在这一段文章中批判了五运六气说，强调要根据当时当地的特点来预报天气。他根据那次实际天气演变（就是“连日重阴，一日骤晴”）进行仔细分析，最后判断出要下雨，这种判断是科 学的，所以这次预报也是成功的。 (责任编辑：admin) |