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没有现代科学仪器 古人如何测量空气湿度?

文章作者:仪器仪表 上传时间:2020-03-23

没有现代,古人如何测量空气湿度?江南连着阴天,说说古人是怎么做天气预报的。相比起来,在古代气象预报中,对大气湿度的观测难度更大些,因为现代有精确的湿度仪,在古代有吗?也有呢。空气湿度是指空气中水汽含量和湿润程度。湿度对人影响都很大,现代医学已证实,湿度与呼吸之间的关系非常紧密。在一定的湿度下氧气比较容易通过肺泡进入血液,湿度过高影响人调节体温的排汗功能,人会感到闷热。总的来说,人在高温但低湿度的情况下(如沙漠),比在温度不太高但湿度很高的情况下(比如雨林)的感觉要好。古代天气预报时咋测空气湿度的?古人这招绝妙!古人虽然没有发现湿度与人体健康的科学关系,但也认识到了湿度对人们生活、学习有多方面的影响,所以很早就知道“测湿”了,而且想出来的方法甚是绝妙。观测空气湿度,先秦时期的气象预报工作中便应该出现,西汉时已有文字记载。《淮南子 · 本经训》中便有这样的说法:“雷震之声,可以钟鼓写也;风雨之变,可以音律知也”。(现代电子测温测湿)这句话里透露时人已注意到了湿度问题。 为什么?东汉王充《论衡 · 变动篇》称:“故天且雨,蝼蚁徙,丘蚓出,琴弦缓,固疾发。”这里的“琴弦缓”,就是湿度发生变化所致。元末娄元礼《田家五行》一书中对此有具体说法。书中记载一句流行谚语,叫“晴干鼓响,雨落钟鸣”。娄元礼就此注释:“琴瑟弦索调得极和,则天道必是一望略无纤毫,方能如是;若是调卒不齐,则必阴余之变,盖亦气候致而然也。若高洁之弦忽自宽,则因琴床润湿故也,主阴雨。”(古人抚琴)大概意思是,古人通过听琴声,凡能知道空气湿度大小,预知阴阳。如果琴弦松了,音律调不准,是因为空气湿度增加了,预示天气有变,未来是阴雨天。可见秦汉时,人们对空气湿度已有准确的认识,通过琴弦变化知道大气湿度变化。通过琴弦的变化来观察空气湿度,一直到清朝都在用。清明发明家黄履庄发明的“验燥湿器”,就是利用“弦线吸湿”的原理制作出来的,相当灵验,灵敏度并不比现代的湿度差:“内有一针,能左右旋,燥则左旋,湿则右旋,毫发不爽,并可预证阴晴。”但是,现代科学家再也制作不出这样的“测湿仪”了。1658年来华传教的比利时人南怀仁,也曾使用鹿筋,于清朝康熙年间制作了一件“湿度器”。需要注意的是,选用动物的筋线制弦有讲究,动物不能太老,动物越小筋对湿度越敏感,测湿时越灵。南怀仁制作的湿度器,用的便是小鹿的筋。(南怀仁)为了准确观测,西汉时用上了“测湿仪”,这比达 · 芬奇于十五世纪时设计出的湿度计要早一千多年。这种测湿仪是利用炭吸湿性强的特点,借助天平原理实现测湿目的。中国是最早发明测湿仪器的国家。《史记 · 天官书》记载:“冬至短极,县(悬)土炭,炭动 …… 略以知日至,要决晷景。”西汉时人们有“县土炭”的风俗:冬至节气前,把土和炭分别挂在天平两侧,通过观测天平两端升降,来判断湿度变化。如果空气干燥,炭中水份散发快,会变轻,放炭这端就发上升;如果空气湿度增加,正好相反。此即《淮南子 · 天文训》中所谓:“燥故炭轻,湿故炭重。”《淮南子 · 泰族训》则进一步说明了测湿仪工作原理:“夫湿之至也,莫见其形而炭已重矣;风之至也,莫见其象而木已动矣。” 标签: 科学仪器

  我们通常说的"空气湿度"一般都是指"相对湿度",它是空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比,用百分数表示,百分数越大,表明空气湿度越大。   古人当然不知道相对湿度的百分数,但大致的空气干湿概念还是有的:湿度越小表示空气越干燥,湿度越大表示空气越潮湿。早在西晋,傅玄就有一首《炎旱诗》问世,诗中的"河中飞尘起,野田无生草。"就写出了空气的干燥和旱情的严重。宋代梅尧臣的《梅雨》诗中就有"湿菌生枯篱,润气醭素裳。"其中的"润气"就是潮气、湿气。古人甚至还能根据空气湿度的大小进行天气预测,唐代黄子发著的《相雨书》里便有"壁上自然生水者,天将大雨"、"石上津润出液,将雨数日"等记载。   空气湿度肉眼是看不到的,怎样大致评估出空气湿度的大小,其实就涉及空气湿度的测量了。   我国是最早发明测湿仪器的国家。东汉王充在《论衡·变动篇》中曾经谈到,琴弦变松,天就要下雨。琴弦变松,是天变潮湿、弦线伸长所造成的,表示空气湿度较大。可见,古代的弦琴也可当作原始的空气湿度测量仪器。现代毛发湿度计中的"毛发",其实就是古代琴弦的微缩和精确。   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。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,这其实也是因为变松宽了的弦线,其音准敏感度降低了,合乎科学道理。   在《史记·天官书》中曾提到一种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。这其实就是原始的"湿度计"。原理是:天气干燥了,炭就轻,天平就倾向于土;天气潮湿了,炭就重,天平就倾向于炭。也就是古人说的"燥故炭轻,湿故炭重"。《淮南子·泰族训》曰:"夫湿之至也,莫见其形,而炭已重矣。"翻译成现代汉语就是:湿气到来的时候,人是看不见的;但是炭已经表现出沉重了。这就进一步阐明了这个测湿仪器能测量出看不见的水汽。显然,这样的测湿仪器在测量方式和精确度上,比"琴弦测湿"又进了一步。   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湿度表,以验空气中的燥湿。其原理也是"鹿筋吸湿",但如此制作仪器,取材太残忍也太昂贵了。   最接近现代湿度计的测湿仪器的发明者,当数清代发明家黄履庄。1656年出生的黄履庄,发明或改进过许多光学仪器(如探照灯、望远镜、显微镜),也发明过许多"验器",其中的验冷热器,就是现代"温度计"的雏形;而验燥湿器,就是现代"湿度计"的雏形,它利用弦线吸湿伸缩的原理,测量空气中的湿度,比瑞士人索修尔发明的毛发湿度计,早了一百多年。

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