古人如何观风测湿量雨

霍寿喜

在我国古代，气象学还不是一门成熟、独立的学科，但观测天气气候的变化，却是自古就有的人类科学活动之一。殷商时代的甲骨文里，就有文字记载气象方面的观测资料，殷墟甲骨文卜辞中也有天气预测和实况的记载。

古代最原始测风器主要用于测量风向。

用布帛之类挂在竿上，后来改用鸡毛做成条形或扇形的羽葆，风吹羽葆扬，与羽葆指向相反的方向即为风向。条形鸡毛、扇形羽葆的重量不同，古人分别称作五两、八两，使用时可因地制宜，比如楚地风小，宜用五两；北方和沿海风力较大，宜用八两，等等。

除观测水平方向的风外，古人也观测自下而上和自上而下的旋风、方向混乱的乱风。例如，把自上而下吹的风叫做“颓风”，也叫“焚轮风”，自下而上吹的风叫“飙风”，也叫“扶摇风”等，可见对风的观测非常细致。

《左传》中还首次论述了“八风”（即八种风向），与现代气象观测学中的基本风向定义是一致的。

世界上第一个给风定级的人，是我国唐代的李淳风。他官居太史令，集数学家、天文学家和气象学家于一身，645年就著《乙巳占·侯云法》，记载了测风环境、测风工具和测风办法，当时把风力分为八级：一级动叶，二级鸣条，三级摇枝，四级堕叶，五级折小枝，六级折大枝，七级折木飞砂石或伐木（折木），八级拔木树和根。这八级风，再加上“无风”和“和风”（指温和，尘埃不起的风）两个级，合为十级。这和现代气象观测学对风级的描述已经非常接近了，比英国的“蒲福风力等级”早了一千多年。

最早的测雨器记载见于南宋数学家秦九韶所著的《数书九章》（1247年）。

该书第二章为“天时类”，收錄了有关降水量计算的四个例子，分别是“天池测雨”“圆罂测雨”“峻积验雪”和“竹器验雪”。其中“天池测雨”所描述的“天池盆”已经和现代气象观测所使用的雨量筒非常接近了，而方法上则采取“平地得雨之数”来度量雨水，堪称世界上最早的雨量计算方法，为后来的雨量测定奠定了理论基础。

书中把“降雪”也纳入“降雨量”的范畴，只可惜，在降雪量测量方面，只实测降雪的厚度，并没进一步折算为降水量。

到了明清时期，测风量雨有了集中的场所——观象台，不仅有气象观测，还有天文观测。各地州、县，也有观测任务，凡有灾异现象，特别是风灾、雨灾等气象灾害，都必须呈奏，诸如《晴雨录》《雨雪粮价》之类，各地官员也有大量的有关当地天气、气候及气象灾害的奏折。如今，在中国第一历史档案馆，还珍藏着大量的古代有关天文地理、黄河水文、气象灾害方面的资料。

与现代测雨工具最接近的当属“乾隆测雨台”了，它以黄铜制造，为圆筒形，筒高一尺五寸，圆径七寸，置于测台之上，用于量雨，测台正面书有“测雨台”三个大字，旁边则是“清乾隆庚寅五月造”的字样。

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多少。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，当属清代发明家黄履庄。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。