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测风仪器的发明和对风的认识

发布时间:2020-02-21

  我国古代把千变万化的天气现象,简明地概括为“风云 变幻”四个字。“风”表征大气的运动,“云”表征各种天 气现象。一切天气都由大气运动而产生,而传播,所以风的 观测对于天气预报是极为重要的。

  最早的测风工具要箅俩了。俩字在甲骨文里就有。 这种测风仪器在汉朝可能用得不少。《淮南子》曾谈到,它 见到风,一刻也不能平静。

  过去有一种意见,认为张衡是世界上测风仪器最早的设 计者,“候风地动仪”能测风。相传“相风铜乌”也是张衡 创制的。近年来,王鹏飞、洪世年等都巳指出,这种看法根 据不充分。其实相风铜乌在张衡之前就有,而铜凤凰 是年青时的张衡歌颂过的,这在后面再谈。

  王鹏飞认为很可能是由风杆上系了布帛或长条旗的 最简单的示风器具演变过来的。并提出,汉代除俩而外,还 有铜凤凰和相风铜乌,这三种风向器,显示出当时风向器发 展的三个方向。

  俩和统(候风羽、五两等〉可能是同一类型的测风工具。南北朝时代,梁朝(公元五〇二一五五七年)的书 《玉篇》也是这样解释“统”字的。给候风统规定了重 量,这样就便于比较,不但可以测出风向,还可以大致估计 风力的大小。唐代以后,群众生产实践中用便可能更普遍 了。绽的重量原来是五两至八两不等,后来都用五两,“五 两”就成了简易测风器的通称。诗人王维的诗句“畏说南风 五两轻”,也是说的俩。可见倜,候风绽,是人们十分熟悉 的一种测风工具。

  唐朝也用“羽葆”和“木乌”测风,方法是:“立五丈 竿,以鸡羽八两为葆,属竿上,候风吹,羽葆平直则占。亦 可于竿上作槃,作三足乌于槃上,两足连上,而外立一足系 下而内转,回前向之,口衔花,花旋则占之”。这里的 两种测风器,前一种是便的发展,后一种是相风铜乌的发 展。这类方法,一直流传到后代。

  俩、绶〈相竿、五两)这个测风系统,一直沿用到今天, 民间船桅上还有风幡,风旗。这大概是我国古代测风器延用 下来的最普及的一类。

  汉代在长安宫南面,修有“灵台”,进行天文和气象观 测。台“上有浑仪,张衡所制。又有相风铜乌,遇风乃动。 又有铜表,……太初四年造”。

  铜乌开始时比较笨重,要较大的风力才能转动。后来逐 渐改进。晋代以后,木制的相风乌逐渐普遍。但是,从军事和交通的角度看来,风向器是越轻便越好。“常住安 居,宜用乌候;军旅权设,宜用羽占”。五两的流行与 此有关。

  铜凤凰是造得很精巧的。汉代科学家张衡(公元七八——一三九年〉十八岁时,在长安写了有名的《两京赋》,其中描写建章宫的铜凤凰:“凤骞翥于甍标,咸溯风而欲 翔”。就是说铜风凰安装在宫殿的屋脊上,始终迎着风象是 要飞翔的样子。据记载,建章宫建于汉武帝太初元年(公元前一〇四年)。当时宫东的凤阙上装了两个,宫南的玉堂上 装了一个,宫北的圆阙上也装了一个。这种铜凤凰,“下有 转枢,向风若翔”。这就是后来张衡见到并歌颂过的风 向器。还有相风乌,也是这个系统的测风仪器,在汉、魏、 晋这些朝代,仅仅是宫廷的用具,不作民用。晋朝皇帝出行 时,有人举着相风乌,走在仪仗队的前头。既然这样,

  这个测风系统也就失去了测风的作用,不能发展和推广。

  在封建社会漫长的岁月里,民用的测风器始终是很简单 的,象船桅上的相风乌,旗子,农村的“风嗤楼”等,几乎没有 什么进展。从十七世纪以来,欧洲的测风仪器就超过了我国。 一六四四年英国物理学家罗伯特,虎克发明了风压器, 能比较精确地测出风速(米7秒〉。过去气象台站曾普遍使用 根据这个原理制成的压板测风仪,现在我国农村气象哨使用的多是这种仪器。

  对风的认识与测风仪器的发展有关。殷代有俩,因此对 风就有了系统的观察。殷商时代的甲骨文中,就有了四方风的名称,称东风为荔风,南风为凯风,西风为彝风,北风为 段风。汉代对风的认识更深入了,人们已经掌握了各个季节盛行风的名称和出现时间。据《史记.律书》所记各风的 意义、节气、星宿位置等,可知:东北方条风立春至,东方 明庶风春分至,东南方清明风立夏至,南方景风夏至至,西 南方凉风立秋至,‘西方阊阖风秋分至,西北方不周风立冬 至,北方广漠风冬至至〔3〕。我国广大地区处在季风气候区, 这里所谈风随季节变化的规律,现在看,也还是正确的。

  关于风的性质和风的等级,很早就引起了人们的注意。 早在春秋战国时代,人们就把风分为“飘风”与一般的风。

  我国古代还注意风的垂直运动,观测向上、向下的旋风和方 向混乱的风,把向下吹的风叫做“颓风”,也叫做“焚轮风”,把向上吹的风叫做“飙风”、“扶摇风”等。

  在西汉时,人们对风力大小也作了一些划分。如公元前 八一年的一次会议上,有一句话:“雨不破块,风不鸣条”。 这是说风调雨顺,“鸣条”是一个不大的风力等级,“风不 鸣条”就是说风力不超过“鸣条”这一级。但西汉时还没有 作出完整的划分,到了唐朝,才定出了八个风力等级:一级 动叶,二级鸣条,三级摇枝,四级坠叶,五级折小枝,六级 折大枝,七级折木飞砂石,八级拔大树及根,加上“无风” 与“和风”,共是十级。

  在唐朝的“风力等级表”出现一千多年后,欧洲在一八 〇五年出现了蒲福风力等级表。蒲福风力等级表分为十二 级,加上零级是十三级:零级烟直上,一级叶略动,二级叶微响,三级摇小枝,四级摇枝,五级摇小树,六级摇大枝, 七级摇大树,八级折小枝,九级折大枝,十级倒树,十一级 倒大树,十二级陆上少见。这个表是佥世界通用的。按风速 来算,一般六级02米秒)以上的风对生产有影响,就叫 大风了。31米秒以上的大风,都箅十二级。海上,台风中 心附近的最大风速,常能达到60米7秒以上,也是十二级。