天气瓶真能预报天气？

林文琦

虽然天气瓶无法提供准确的天气信息，但是让天气瓶与自己一同感受云卷云舒、花开花落，在城市的车水马龙中享受观天象的乐趣，也不失为一种不错的体验。

一只有“情怀”的小瓶子

最近，市面上流行一种名叫“天气瓶”的小玩意。据称，瓶中的透明液体会随着气象的变化而产生如羽毛、叶子或雪花般不同的结晶现象。

“天气瓶”又被称作“风暴球”， 它是一种源于18世纪欧洲的天气预报仪器。发明这个球的人是谁，早已无从考证。最初的配方是什么，也无人知晓。人们只知道“风暴球”的发明时间最早可追溯至18世纪晚期，对它的第一次描述出现在凡尔纳的科幻小说 《海底两万里》中。

18世纪是近代西方文明的大发展时期，是自然科学大踏步前进、人类认识思想开始改变的时期。在那个科技还不算发达的年代，航海行为危险重重，人们对气象观测的需求尤为迫切。尽管，关于“风暴球”的很多原始资料早已散逸，不过在不少科学人士的积极改进之下，“风暴球”最终得以运用于19世纪的航行上。

左图是人们对“风暴瓶”预测天气的普遍描述，但并未获得明确的验证。

据说，这种神秘的气象球能感应大气环境中光、热、风、气压甚至电荷等气象的变化。一旦有变天的预兆，瓶内就会产生结晶现象。早期的“风暴球”不是密封的，而是有个被橡胶帽封住的口子，由于暴露在气压下，当时制作的成品只能算作雏形。

回顾“风暴球”的历史

1831年，海军上将罗伯特·菲茨罗伊（1805～1865）指挥英国皇家海军“小猎犬号”陪同查尔斯·达尔文在南美著名的加拉帕戈斯群岛海域航行。除了海军的工作，菲茨罗伊也是气象学领域的先驱。对气象学抱有浓厚兴趣的他，历经数年，在进行了多次天气预报和监测工作的同时，终于将“风暴球”研发出来，并将外形改造成密封的玻璃球状。最终，这种密封的“风暴球”成为我们现今标准“风暴球”的始祖。同时，罗伯特·菲茨罗伊船长也确定了“风暴球”中特制液体的基本配方：蒸馏水、酒精、硝酸钾、樟脑以及氯化铵等。

1859年10月，一场异常猛烈的风暴袭击了英国大不列颠群岛。一艘从墨尔本返回英国的船只被滔天巨浪击沉，这场灾难直接导致459人死亡。与此同时，风暴还导致使近200艘小型船只永远消失在涛涛汪洋之中。面对如此深重的灾难，英国政府批准了罗伯特·菲茨罗伊在海岸边创建气象站的提议。在英国政府的支持下，以监测大气状况为目的的小型气象站创建成功。与此同时，“风暴球”被广泛分发到渔村。最初，小型气象站只能以口头警告的方式通知水手气象有变，禁止出海。尽管遭到诸多船主的反对（这意味着船只只能停留在港口），但仍然拯救了无数的生命，并最终获得了渔民的理解和支持。事实上，如今我们熟知的“天气预报”4个字也是由菲茨罗伊上将提出的。因此，1860年之后，他的“风暴球”很受英国沿岸居民的欢迎。

形态各异的结晶。

那么，“风暴球”是如何工作的呢？据悉，如果瓶中的液体是透明清澈的，那就会是晴天;如果液体由透明变浑浊朦胧，并出现云状沉淀，那就代表会出现多云降温的天气;倘若瓶中出现小点结晶，天气多半潮湿多雾;如果结晶漂浮在顶部附近，这表明将会刮风;如果液体变成大片水晶雪花，表明将会降温甚至下雪;如果云状液体还拖着星状分布的沉淀，那就代表暴风雨或暴风雪要来了。

不过现代研究证明，在天气瓶中的确可以看见美丽结晶形态的有趣变化，但它其实无法准确反映气象变化，过去船员多次的航行记录中也并未证实其准确性。

流言揭秘：天气预报瓶真能预报天气？

有科学家认为，温度是导致天气瓶瓶内结晶变化的主要因素。温度改变后，几种物质结晶析出，由于溶解速度的差异而产生交互作用，再加上其他因素，造成瓶内晶体形态千变万化。但是，2008年的一项研究认为，温度变化是晶体产生的唯一原因，其中，冷却的速率直接影响晶体的形状。这意味着瓶中晶体的变化只能反映环境温度的变化过程，而气压、湿度等其他预报天气的关键指标都无法得以体现。另外，对于温度的反映，能反映到什么程度，也存在不确定性。

中国科学院的教授举了个例子，他说道：“在某地，冷空气来袭，气温陡降（这是天气瓶能捕捉到的），但会不会下雪，还取决于水汽输送条件，所以天气瓶怎么能判断下雪呢？还有阴、晴、多云，这些天气现象完全可能在同样的气温条件下发生，其差别仅在于天空云量（晴为云量<30%，阴为云量>70%，中间的为多云）的不同，天气瓶又怎么能获取到天空云量的信息呢？再来谈谈预报，什么是预报？预报就是预测未来的趋势，而天气瓶中的结晶只能反映当时的天气状态，顶多算是实测。虽然以上实验不能算是严谨的科学研究，但也从一个侧面说明，天气瓶顶多算一个漂亮的温度计。”

美国的一组实验人员制作了6个天气瓶，在12周以内观察记录了它们的“预报结果”。实验人员其实已经放宽了条件，划定只要天气瓶放置地点周围近32千米以内出现0.25毫米的降水就可以算作是下雨天。不过，很快问题就出来了，在某一个降雨天的前一天，其中一个天气瓶透明无比，意味着晴朗的天气;而另一个天气瓶却结晶浑浊，显示为下雨。最终的统计数字表明，天气瓶预测晴雨的准确率仅为45%～54%不等，平均值为49%。即使把可能下雨而没下的阴天也算进去，这种预报准确率的平均值也只有53%。这显然让很多风暴球粉丝不能接受。他们认为天气瓶之所以表现糟糕，是因为实验失误。

那么，具体来说，究竟是哪种因素影响了风暴球的结晶呢？研究人员对风暴球的结晶条件和结晶成分进行了实验。X射线结果显示，樟脑会在20℃～30℃内发生结晶，当温度从30℃开始下降时，风暴球就有可能出现结晶。这就是说，风暴球中美丽的结晶就是樟脑晶体。当气温快速下降时，樟脑晶体倾向于形成长的分支;而降温速度放慢时，则倾向于形成针状簇拥形晶体。而氯化铵和硝酸钾在这个体系中并不会发生结晶，但它们的存在只是为了促使樟脑晶核的形成。外部环境、电荷、湿度、气压等因素对瓶中晶体的生长变化都没有影响，真正造成影响的主要因素就是气温变化。

手工DIY天气瓶的制作方法

虽然天气瓶无法提供更加具体的天气信息，但是让天气瓶与自己一同感受云卷云舒、花开花落，在城市的车水马龙中享受观测气象的乐趣，也不失为一种不错的体验啊！小伙伴们，你们是不是已经被它美丽的外表迷住了呢？

准备材料

硝酸钾：2.5 g

氯化铵：2.5 g

蒸馏水：33 毫升

乙醇（酒精）：40 毫升

天然樟脑：10 g

玻璃容器：3个

制作步骤

步骤一：制作溶液。先将硝酸钾和氯化铵溶于蒸馏水中，再将樟脑倒进乙醇之中。随后将两种溶液混合在一起（将水溶液倒进乙醇溶液效果更好，这有助于溶质充分溶解），加热并搅拌均匀，使其最终变得澄清。如果不澄清，可以适当摇晃。关于溶质溶解需要注意的是：一定要溶解到澄清，如果无法溶解或者浑浊，可以放置于60℃的热水中加热1分钟（不要加热太久），再摇晃直到溶液澄清为止。为了保护双手，须全程带好塑胶手套。

步骤二：将溶液倒入试管并用软木塞塞住或封存在玻璃容器中 （瓶子一定要密封， 避免酒精挥发，在选择瓶盖时尽量避开铁、铜等易被侵蚀的材质）。

注意事项

1.通常市面上的樟脑丸是人工合成的，实验时最好使用天然的。如果没找到天然樟脑，可以用其他可溶性盐（如氯化钠）替换硝酸钾或氯化铵。

2.天气瓶的结晶时间取决于环境与位置，大约需要一到两周时间才能让晶体稳定，“熟悉”环境。

3.因为天气瓶本身是一个透镜，因此可能会有因聚焦光线而产生火灾的风险，请勿长时间置于阳光直射下。

4.不要放置于空调出风口附近。

最后，小伙伴们要有实验精神哦！实验可能会失败几次，付出的心血一定是会有回报的。