捕“风”捉“影”

撰文/李佐

捕“风”捉“影”

撰文/李佐

人类关于风的最早认识，和其他自然现象一样，都被认为是神仙等外部力量带来的，中国古代就有风雨雷电各路神仙掌管各种自然现象的传说。随着人类文明的进步，才逐渐形成对风的科学认知。最早研究风的国家和民族，也是几个最早的文明古国，西方有埃及、巴比伦、希腊等地中海和红海国家，东方则是中国和印度。

在古巴比伦出土的黏土片上发现了类似“云变黑，有风来”的谚语，可见在3000年前，当地人就开始观测和研究风了。古希腊科学家阿那克西曼德在2500多年前便提出了风是“空气的流动”；另一位科学家德谟克利特则提出了地中海的季风是造成尼罗河泛滥的原因；大哲学家亚里士多德在公元前340年左右写的《气象汇论》一书，被认为是世界上最早的气象学专著，书的第二卷系统地论述了风的形成原因。亚里士多德还将风进行了分类和命名，并对各种风的特征进行了描述。在中国出土的甲骨文中，找到了风、云、雨、雪等有关气象的文字，距今大约3400年。在商代，人们已经将风向分为东南西北风，分别称为 “”（x i e协），“”（k a i凯）, “夷”,“”（h a n寒）。到了汉代，人们已经将风力大小分为了8个等级，在西汉的《淮南子》中还记载了一种叫做“”的风向器。

亚里士多德

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战国时期，庄子将风作为一种意象运用于其哲学体系之中。庄子认为，风是天地的呼吸，风之种类繁多，风无形却能胜过有形之物，风能折树毁屋。

以上都是古代人对于风的直观感受和理论推测，科学依据并不是很充分。直到经典物理学的发展，为包括风在内的气象学研究提供了理论依据、实验方法和观测工具。1643年意大利物理学家E.托里拆利发明了气压表，1667年英国物理学家和数学家R.胡克发明了压板式风速器。特别是气压表的发明，将过去人们对气压的感受变成数字化，甚至可以测量出人们感觉不太灵敏的细微的气压变化，给气体状态方程、流体静力学方程和大气运动方程提供了科学的数据依据。所以，英国气象学家N.肖曾指出：“气压表的发明标志着大气物理学研究的开始。”

气压表

那么风到底是怎么产生的？由于太阳照射的角度不同，造成地表的空气温度不同。温度高的地区，比如赤道周围，空气受热膨胀，气压相对较低。而温度低的地区，比如两极，空气受冷压缩，气压相对较高。从全球来看，因各地的温度不同，形成了不同的气压，也就有了气压梯度。风就是空气从高气压的地区向低气压地区移动的宏观表现形式。

当然，风的方向不单单受气压一个因素的影响，地球的自转也会影响风的方向。比如，由北极吹向赤道的风，并不是完全和经线平行，而是偏向西南。此外，不同的地形也会改变风向和风力。当风遇到高山阻隔，或者穿过丛岭进入低谷和平地时，风力就会减小；而当风穿过峡谷时，风力就会增加。

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1686年，英国天文学家E.哈雷首先发现信风，2年后，他根据海上风的资料绘制了北纬30度～南纬30度的信风和季风分布图。1735年，英国天文学家G.哈德莱第一次对大气环流考虑地球自转的因素，正确地解释了北半球的东北信风和南半球的东南信风，修正了哈雷的理论，并首次创立了经圈环流的理论。

海风、陆风示意图

全球洋流及风系示意图

当风在海洋吹起的时候，又是怎样一种情形呢？是从陆地吹向海洋，还是从海洋吹向陆地呢？海洋主要的成分是水，水的比热容比土壤高，因此保持温度的能力比陆地强。在冬季，同样的太阳照射下，陆地要比海洋温度低，陆地上的气压就比海洋高，风从陆地吹向海洋。在夏季，海洋要比陆地温度低，海洋的气压比陆地高，风就从海洋吹向陆地。这种随着季节变换而具有不同风向的风，称为季风。其实风不仅随着季节不同而具有不同的风向，即使昼夜之内，风也会出现不同的风向。白天海洋的温度低，风就从海洋吹向陆地；而夜间陆地的温度低，风就从陆地吹向海洋。大陆吹向海洋的风，称为陆风；海洋吹向大陆的风，称为海风。同样的命名还有山风和谷风，白天谷地比山坡温度低，风从谷地吹向山坡，称为谷风；夜间山坡比谷地温度低，风从山坡吹向谷地，称为山风。其原理与海洋和陆地的关系相同：谷地维持温度的能力比山坡强，昼夜温差更小。

人们还发现，风对地球地貌的形成，有很大的影响。我国敦煌以西独特的雅丹地貌，就是经过成千上万年的风化形成的。而对于比陆地面积更大的海洋来说，风不会改变它的形状，但是却可以影响海水流动的方向，即洋流。

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洋流的形成受很多因素的影响，比如海水的温度和密度、海岸线的形状、地球的自转等，其中海风也是很重要的一个因素。举例来说，北赤道暖流是受了东北信风影响而向西流；北太平洋暖流是受到西风的影响而向东流。这种受风影响而形成的洋流，称为吹送流或者漂流。

风对地球地貌的形成，有很大的影响。

风不仅影响着陆地的地貌和海洋的洋流，同时也影响着整个地球的气候。处在不同风带下的地区，气候特征也有很大的不同。常年有海风吹向陆地的地区，会表现出显著的海洋气候特征，空气湿润，地区多雨，昼夜及四季的温差较小；而深入内陆的地区，基本都在大陆气团的控制下，常年都处在大陆风的影响下，四季变化明显，雨量较海洋气候会少很多。这就是同纬度的陆地和海洋比较，常常会让人感到海边潮湿，相对暖和的原因。地中海气候是比较典型的陆风和海风交替影响的气候之一，夏季风由大陆吹向海洋，气候干燥而炎热，冬季风由海洋吹向陆地，气候温暖而多雨。

风影响了气候特征，在不同的气候特征下，就会有各具特色的动植物产生，以适应气候环境。还是以地中海气候为例，因为夏季炎热干燥冬季温暖多雨，这里的植物夏季多处于休眠期，而选择在冬季开花，比较典型的如水仙。

后来的物理学发展，给风的研究和整个气象学领域都带来了更广阔的空间和方法，气象学越来越具体，分支也越来越多。第二次世界大战后，科技飞速发展，高速计算机和卫星遥感技术在现代气象学中的应用，使得人们可以足不出户，便可以了解全球的风向和风力变化。有了这些数据以及对于大气运动的理论，气象学家们便可以预测风的走势和走向，提前做好预防大风甚至飓风的准备。而一些远洋船只，也可以通过气象学家提供的风的位置和大小，避开对航行不利的巨风，选择顺风或者顺着洋流的方向航行，节约了燃料和时间。

从云的移动方向和速度可以计算出风的方向和风力的大小，配合来自世界各地观测点所测得的风向和风力的数据，通过计算机的运算，便可以了解全球风的基本状况。

咆哮西风带

西风带位于副热带高气压带与副极地低气压带之间（大致在南北纬30至60度之间），它是一条像丝带那样环绕着地球的行星风带。在地球自转偏向力的作用下，从副热带高压流向副极地低压的气流偏转成西风（北半球为西南风，南半球为西北风），因此西风是在西风带的盛行风。由于这一区域终年盛行6级至7级的西向风和4米至5米高的涌浪，也称“咆哮西风带”，是进入南极必经的一道“鬼门关”。

我们观察地球海陆分布情况时可以发现，南半球的陆地比北半球少很多，正因为此，南半球陆地对风造成的阻隔也较少，那里的空气流动模式因而被放大，并且方向定向为南北向，大大减弱了西风的速度。而南纬40～60度之间，几乎全部为辽阔的海洋，在太平洋、印度洋和大西洋南部，表层海水受风力的作用，产生了自西向东的环流，形成西风漂流。由于常年吹刮西风，这些海区风大、浪高、流急，终年浪高在7米以上。