如何感知人间冷暖

卫倩倩

“北风卷地白草折，胡天八月即飞雪。”“祝融南来鞭火龙，火旗焰焰烧天红。”从上面的两句诗中，我们可以感受到冷和热。然而，这冷和热之间相差了多少？一个人感受到的热和另一个人感受到的热一样吗？

其实，在现代温度计问世之前，冷和热对于人们而言只是一个定性的感觉。那么，古人是如何测量温度的？世界上第一支标有刻度的温度计是谁发明的？如今的气象观测都依靠哪些测温仪器？下面，就让我们带著这些问题一起感知温度。

据史料记载，我国对温度的测量探索最早可以追溯到商周时期。冶炼青铜器时，古人通过观察火候（即火焰颜色的变化）来推断温度的高低，进而判断是否达到浇铸的温度。我们熟知的成语“炉火纯青”就是古人观测火候的标准之一。

先秦时期的“冰瓶”可称之为中国最原始的“温度计”，它将水结冰作为温度的固定点，通过水的结冰和融化情况来判断气温是在降低还是升高。到南北朝时期，广泛应用的“腋温”则是以健康人体的腋下温度作为正常温度，对农业生产、粮食储存、疾病诊断等提供指导。

16世纪末，意大利科学家伽利略在做加热水实验时，受到学生的启发，并联想到之前的一些类似问题，利用热胀冷缩原理，经过多次研制，发明出世界上第一支标有刻度的温度计——气体温度计。自此，现代温度计问世，温度开始以定量数值来描述。

最初的温度计很粗糙，管上的刻度也是任意刻画的，用现在的眼光看，这样的温度计实在不能算作是一种观测仪器。之后，不断有科学家对测温仪器进行改进升级。1641年，已经出现了不依赖于大气压的液体温度计。

我国地面气象观测站建成之初，使用的测温仪器主要是水银温度表和酒精温度表这两种液体玻璃温度表。根据水银和酒精的不同物理特性，这两种温度表有着不同的用途。

利用水银热胀冷缩的特性，在温度表的玻璃管外部刻上数值，通过读取水银柱对应的刻度值，就可以知道当时的温度了。

气温时刻在变化，温度表中的水银柱也在不停地上升、下降，那如果我们想知道这一天当中最高的温度是多少该怎么办？

人们想了一个好办法，就是在水银温度表的球部焊接一根玻璃针。这根小小的玻璃针作用不可小觑，它与毛细管之间形成了一个狭窄的通道，升温时，水银膨胀，可以顺利通过，降温时，水银收缩，无法再次通过狭缝，这样就会造成水银柱断裂，水银柱顶显示的刻度值就是一天当中的最高温度。这个原理和大家现在日常生活中使用到的水银体温表相同。当然，你若要测下一日的最高气温，也需要像使用体温表一样，先甩一甩，使水银柱回落到接近于当前时刻的气温值。

若想测量一天当中的最低温度，那就要使用酒精温度表了。这是因为酒精的凝固点低至-177.5 ℃，远低于水银，用它来测量最低温度更为合适。酒精温度表的毛细管内有一根游标，游标和毛细管之间形成一条狭缝，升温时，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，游标停留在原地不动。降温时，酒精柱下降，同时由于液柱顶端的表面张力作用，会带动游标下降。这样，游标远离球部的一端指示的就是一天之内的最低温度。

随着科技的进步和地面气象观测自动化的发展，这些液体玻璃温度表已经逐渐被淘汰，取而代之的是使用热电偶、金属电阻、热敏电阻等作为测温元件来测量空气温度的传感器。气象观测上最常用的是铂电阻温度传感器，因为铂这种金属性能稳定，电阻值随温度变化几乎呈线性关系，而且变化量很小，这种传感器在-250～630 ℃都可以使用。

现在，我们通过电脑屏幕，就可以直观地看到每一分钟的气温数据，从这些数据里我们可以很容易地挑取出每天的最高气温和最低气温，并能够精确地获取它们分别出现的时间。我们现在看到的每一分钟的气温数据其实都是采集器对气温传感器进行30次采样后算出的平均值，这便是科技的力量。

测温仪器通常被安放在哪里呢？气象先驱们早就规划好了。为了避免太阳直接辐射和地面及其他物体的反射辐射对气温测量造成影响，同时也为了保护仪器不受风吹雨淋，无论是液体玻璃温度表还是铂电阻温度传感器，都被安放在气象观测场内一个特殊的箱子——百叶箱里。百叶箱四周都为双叶片，与水平面成45°夹角，既防强风，又能保证箱内有正常的通风气流。

如果有机会参观气象观测场，记得请工作人员给你讲一讲百叶箱里的故事，了解人间冷暖如何感知。