古人如何觀風(fēng)測(cè)濕量雨

霍壽喜

在我國(guó)古代，氣象學(xué)還不是一門(mén)成熟、獨(dú)立的學(xué)科，但觀測(cè)天氣氣候的變化，卻是自古就有的人類(lèi)科學(xué)活動(dòng)之一。殷商時(shí)代的甲骨文里，就有文字記載氣象方面的觀測(cè)資料，殷墟甲骨文卜辭中也有天氣預(yù)測(cè)和實(shí)況的記載。

古代最原始測(cè)風(fēng)器主要用于測(cè)量風(fēng)向。

用布帛之類(lèi)掛在竿上，后來(lái)改用雞毛做成條形或扇形的羽葆，風(fēng)吹羽葆揚(yáng)，與羽葆指向相反的方向即為風(fēng)向。條形雞毛、扇形羽葆的重量不同，古人分別稱(chēng)作五兩、八兩，使用時(shí)可因地制宜，比如楚地風(fēng)小，宜用五兩；北方和沿海風(fēng)力較大，宜用八兩，等等。

除觀測(cè)水平方向的風(fēng)外，古人也觀測(cè)自下而上和自上而下的旋風(fēng)、方向混亂的亂風(fēng)。例如，把自上而下吹的風(fēng)叫做“頹風(fēng)”，也叫“焚輪風(fēng)”，自下而上吹的風(fēng)叫“飆風(fēng)”，也叫“扶搖風(fēng)”等，可見(jiàn)對(duì)風(fēng)的觀測(cè)非常細(xì)致。

《左傳》中還首次論述了“八風(fēng)”（即八種風(fēng)向），與現(xiàn)代氣象觀測(cè)學(xué)中的基本風(fēng)向定義是一致的。

世界上第一個(gè)給風(fēng)定級(jí)的人，是我國(guó)唐代的李淳風(fēng)。他官居太史令，集數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和氣象學(xué)家于一身，645年就著《乙巳占·侯云法》，記載了測(cè)風(fēng)環(huán)境、測(cè)風(fēng)工具和測(cè)風(fēng)辦法，當(dāng)時(shí)把風(fēng)力分為八級(jí)：一級(jí)動(dòng)葉，二級(jí)鳴條，三級(jí)搖枝，四級(jí)墮葉，五級(jí)折小枝，六級(jí)折大枝，七級(jí)折木飛砂石或伐木（折木），八級(jí)拔木樹(shù)和根。這八級(jí)風(fēng)，再加上“無(wú)風(fēng)”和“和風(fēng)”（指溫和，塵埃不起的風(fēng)）兩個(gè)級(jí)，合為十級(jí)。這和現(xiàn)代氣象觀測(cè)學(xué)對(duì)風(fēng)級(jí)的描述已經(jīng)非常接近了，比英國(guó)的“蒲福風(fēng)力等級(jí)”早了一千多年。

最早的測(cè)雨器記載見(jiàn)于南宋數(shù)學(xué)家秦九韶所著的《數(shù)書(shū)九章》（1247年）。

該書(shū)第二章為“天時(shí)類(lèi)”，收錄了有關(guān)降水量計(jì)算的四個(gè)例子，分別是“天池測(cè)雨”“圓罌測(cè)雨”“峻積驗(yàn)雪”和“竹器驗(yàn)雪”。其中“天池測(cè)雨”所描述的“天池盆”已經(jīng)和現(xiàn)代氣象觀測(cè)所使用的雨量筒非常接近了，而方法上則采取“平地得雨之?dāng)?shù)”來(lái)度量雨水，堪稱(chēng)世界上最早的雨量計(jì)算方法，為后來(lái)的雨量測(cè)定奠定了理論基礎(chǔ)。

書(shū)中把“降雪”也納入“降雨量”的范疇，只可惜，在降雪量測(cè)量方面，只實(shí)測(cè)降雪的厚度，并沒(méi)進(jìn)一步折算為降水量。

到了明清時(shí)期，測(cè)風(fēng)量雨有了集中的場(chǎng)所——觀象臺(tái)，不僅有氣象觀測(cè)，還有天文觀測(cè)。各地州、縣，也有觀測(cè)任務(wù)，凡有災(zāi)異現(xiàn)象，特別是風(fēng)災(zāi)、雨災(zāi)等氣象災(zāi)害，都必須呈奏，諸如《晴雨錄》《雨雪糧價(jià)》之類(lèi)，各地官員也有大量的有關(guān)當(dāng)?shù)靥鞖?、氣候及氣象?zāi)害的奏折。如今，在中國(guó)第一歷史檔案館，還珍藏著大量的古代有關(guān)天文地理、黃河水文、氣象災(zāi)害方面的資料。

與現(xiàn)代測(cè)雨工具最接近的當(dāng)屬“乾隆測(cè)雨臺(tái)”了，它以黃銅制造，為圓筒形，筒高一尺五寸，圓徑七寸，置于測(cè)臺(tái)之上，用于量雨，測(cè)臺(tái)正面書(shū)有“測(cè)雨臺(tái)”三個(gè)大字，旁邊則是“清乾隆庚寅五月造”的字樣。

我們通常說(shuō)的“空氣濕度”一般都是指“相對(duì)濕度”，它是空氣中實(shí)際水汽壓與當(dāng)時(shí)氣溫下的飽和水汽壓之比，用百分?jǐn)?shù)表示，百分?jǐn)?shù)越大，表明空氣濕度越大。

古人當(dāng)然不知道相對(duì)濕度的百分?jǐn)?shù)，但大致的空氣干濕概念還是有的：濕度越小表示空氣越干燥，濕度越大表示空氣越潮濕。早在西晉，傅玄就有一首《炎旱詩(shī)》問(wèn)世，詩(shī)中的“河中飛塵起，野田無(wú)生草”就寫(xiě)出了空氣的干燥和旱情的嚴(yán)重。宋代梅堯臣的《梅雨》詩(shī)中就有“濕菌生枯籬，潤(rùn)氣醭素裳”，其中的“潤(rùn)氣”就是潮氣、濕氣。古人甚至還能根據(jù)空氣濕度的大小進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)，唐代黃子發(fā)著的《相雨書(shū)》里便有“壁上自然生水者，天將大雨”“石上津潤(rùn)出液，將雨數(shù)日”等記載。

空氣濕度肉眼是看不到的，怎樣大致評(píng)估出空氣濕度的大小，其實(shí)就涉及空氣濕度的測(cè)量了。

我國(guó)是最早發(fā)明測(cè)濕儀器的國(guó)家。東漢王充在《論衡·變動(dòng)篇》中曾經(jīng)談到，琴弦變松，天就要下雨。琴弦變松，是天變潮濕、弦線(xiàn)伸長(zhǎng)所造成的，表示空氣濕度較大?？梢?jiàn)，古代的弦琴也可當(dāng)作原始的空氣濕度測(cè)量?jī)x器?，F(xiàn)代毛發(fā)濕度計(jì)中的“毛發(fā)”，其實(shí)就是古代琴弦的微縮和精確。

元末明初婁元禮在《田家五行》一書(shū)中也說(shuō)，如果質(zhì)量很好的干潔弦線(xiàn)忽然自動(dòng)變松寬了，那是因?yàn)榍俅渤睗竦木壒剩怀霈F(xiàn)這種現(xiàn)象，預(yù)示著天將陰雨。他還談到，琴瑟的弦線(xiàn)所產(chǎn)生的音調(diào)如果調(diào)不好，也預(yù)兆有陰雨天氣，這其實(shí)也是因?yàn)樽兯蓪捔说南揖€(xiàn)，其音準(zhǔn)敏感度降低了，合乎科學(xué)道理。

在《史記·天官書(shū)》中曾提到一種把土和炭分別掛在天平兩側(cè)，以觀測(cè)掛炭一端天平升降的儀器。這其實(shí)就是原始的“濕度計(jì)”。原理是：天氣干燥了，炭就輕，天平就傾向于土；天氣潮濕了，炭就重，天平就傾向于炭。也就是古人說(shuō)的“燥故炭輕，濕故炭重”?！痘茨献印ぬ┳逵?xùn)》曰：“夫濕之至也，莫見(jiàn)其形，而炭已重矣。”翻譯成現(xiàn)代漢語(yǔ)就是：濕氣到來(lái)的時(shí)候，人是看不見(jiàn)的；但是炭已經(jīng)表現(xiàn)出沉重了。這就進(jìn)一步闡明了這個(gè)測(cè)濕儀器能測(cè)量出看不見(jiàn)的水汽多少。顯然，這樣的測(cè)濕儀器在測(cè)量方式和精確度上，比“琴弦測(cè)濕”又進(jìn)了一步。

清康熙年間，西方來(lái)華傳教士南懷仁曾用小鹿的筋做成一個(gè)弦線(xiàn)濕度表，以驗(yàn)空氣中的燥濕。其原理也是“鹿筋吸濕”，但如此制作儀器，取材太殘忍也太昂貴了。

最接近現(xiàn)代濕度計(jì)的測(cè)濕儀器的發(fā)明者，當(dāng)屬清代發(fā)明家黃履莊。1656年出生的黃履莊，發(fā)明或改進(jìn)過(guò)許多光學(xué)儀器（如探照燈、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡），也發(fā)明過(guò)許多“驗(yàn)器”，其中的驗(yàn)冷熱器，就是現(xiàn)代“溫度計(jì)”的雛形；而驗(yàn)燥濕器，就是現(xiàn)代“濕度計(jì)”的雛形，它利用弦線(xiàn)吸濕伸縮的原理，測(cè)量空氣中的濕度，比瑞士人索修爾發(fā)明的毛發(fā)濕度計(jì)，早了一百多年。