【历史故事】古人是如何判断天气的?

雨、露、霜、雪、雹、霰等天气现象 , 都是一种物理现象 , 主要是物态变化方面的现象 。 这些现象跟人们的生活和生产关系如此密切 , 必然使人类在很早的时候 , 就要注意它、研究它 。
远在殷代就开始有天气方面的记录 。 那时人们把需要记载的大事 , 用当时的文字刻在牛的骨头或乌龟的甲壳上 , 现在叫做甲骨文 。 那里面就曾记载有关阴睛雨雾的情况 , 以及人们求雨的事 。
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雨是经常发生的天气现象 , 所以也必然引起人们特别注意 。 古人在长期观察中 , 对它的规律作了探索 。 他们通过对天象的观察 , 对生物物候的观察以及对无生物物理现象的观察 , 总结出不少有关晴雨的经验 。
一、古人对晴雨规律的观察
唐代黄子发专门写了一本《相雨书》 , 记载劳动人民预知晴雨的可贵知识 。 此外 , 民间流传下来的许多有关预知晴雨的谚语和土法 , 其中有不少就是根据物理道理而总结出来的科学经验的结晶 。
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唐代有“壁上自然生水者 , 天将大雨” , “石上津润出液 , 将雨数日”等等 , 这是符合物理原理的 。 下雨之先 , 空气中水汽含量必然很大 , 因此容易在壁上、石上等处凝结成水滴 , 以致“生水”“出液” 。 这一类谚语 , 全国各地都在流传 。 据搜集 , 光是上海一地 , 像“缸穿裙 , 雨倾盆”、“食盐化水 , 天将大水”之类的谚语 , 就有十多条 。
【历史故事】古人是如何判断天气的?】明代科学家徐光启(公元1562-1633)的《农政全书》里引到一条农谚说:“檐头插柳青 , 农人休望晴;檐头插柳焦 , 农人好作娇 。 ”这里的“作娇”是指酿酒 。 当折下来插在檐头的柳枝 , 如保常青 , 那是因为空气潮湿 , 柳叶中的水分不易蒸发 , 所以天气不得放晴;如柳叶枯黄 , 那是空气于燥 , 柳叶水分蒸发得快 , 天气必将放晴 , 气温回升 , 正好酿酒了 。 这些农谚里都包含着一定的物理学道理 。
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元代以来 , 民间还有种“称水”的方法 , 可以用来预知晴雨 。 那种方法大约是每天晚上盛满一瓶水 , 次日早晨称一下 , 如分量比较重 , 说明蒸发慢 , 那必是空气潮湿 , 则容易下雨;如分量比较轻 , 说明蒸发快 , 空气干燥 , 则不容易下雨 。 这种方法流传相当广 , 明代科学家李时珍的《本草纲目》中也有记载 。
影响晴雨的最重要因素是大气的湿度 , 这一点西汉时期的《淮南子》中明确指出过 , 说“湿易雨” 。 所以古人很注意寻求受大气湿度影响的物理现象 , 而且取得了惊人的成功 。
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二、战国古琴 , 湿度计的雏形
在汉代 , 人们知道 , 大气湿度的变化 , 会引起各个物体体积和形状的变化;不同物质组成的物体变化程度又有所不同 。 当时 , 人们以为铜是“至精之物” , 只有它才不会随湿度和温度而变化 。 所以凡是精密的量器都用铜做 , 而不用铁 , 为的是不会变化 。
最值得介绍的是 , 在战国时代 , 人们就知道“风雨之变可以音律知之” 。 后来的《淮南子》中也这么说 , 但这究竟是怎么一会事呢?
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东汉科学家王充(27ー约97)在其所著的《论衡》中指出:“琴弦缓”是天雨的兆征 。 这是一条很正确的经验 , 因为将要下雨时 , 大气湿度增大 , 拉紧的琴弦吸了水分 , 就会变长而呈松弛 , 因而其音调也就变低了 。 琴弦的长度随大气湿度的变化是很微小的 , 不易觉察 , 但因此而引起音调的变化却是十分明显的 。 所以通过音调的变化去预报天气的晴雨是相当灵敏的 , 也是十分巧妙的 。 这里已孕育着悬弦式湿度计的原理 。
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什么叫悬弦式湿度计呢?就是根据某种“悬弦”的长度 , 随湿度而变化的原理而制成的湿度计 。 照这样说 , 战国时代的那张古琴 , 就起这种湿度计的作用了 。
三、人类最早的湿度计
在欧洲 , 十六世纪中叶才有人用鸟兽的肠子制成的弦线 , 或用野雀麦芒的长度变化来测知大气的湿度 。 这种湿度计大约于公元1670年左右传入我国 , 在《灵台仪象志》一书中有详细的介绍 。 书中说它的原理是 , 物体吸入“燥气”会收缩 , 吸入“湿气”会膨胀 。 万物中以鸟兽的筋皮对燥湿气的效应最为明显 , 所以用筋弦来制作仪器 , 如鹿肠线湿度计 。