《十六、十七世纪科学技术和哲学史（七）》青少年教育丛书.pdf

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简装书库自然科学总论
理论现状及发展

十六十七世纪科学
技术和哲学史
04



英亚沃尔夫



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第十四章气象学
物理学和力学在十七世纪的发展导致气象学发生根本变革。研究自然现
象的归纳方法的兴起和温度计、气压计与其他气象仪器的发明开辟了通往精
密研究大气的道路。中世纪奉为天气预报之基础的占星术预卜和单凭经验的
气候知识都被它们取而代之。一直列为大学标准教科书的亚里士多德的《气
象学》( )让位于笛卡尔的《气象学》(,)(
年)一类著作。笛卡尔的书虽然也几乎同样地以臆造的宇宙图式为根据,但
它花了很大努力把气象学确立为物理学的一个分支。
气象仪器
象科学的其他分支一样,气象学的进步在很大程度上也有赖于发明用来
测量和记录它所研究的种种现象的合适仪器。最重要的气象仪器无疑是温度
计和气压计。然而,这两种仪器在物理科学中具有广泛的重要性,因此我们
已把它们放在关于科学仪器的那一章(第五章)里论述过。这里我们将限于
介绍其他议器,它们在很大程度上是专为研究气候状况而发明的。这些仪器
包括验湿器、风速计、雨量计和气候钟。
验湿器
十七世纪里发明了许多种验湿器,凡是能够用来制造这种仪器的原理大
都已利用过。最早的验湿器似乎是西芒托学院制造的;象我们已知道的那样,
西芒托学院还曾忙于改进温度计。这种验湿器是一个空心软木锥,带有锡质
外套。软木锥底部装有一个玻璃锥(图)。当这仪器里充入冰时,空气
中的湿气便淀积在玻璃锥上,再滴入量器。只要比较在一定时间里凝结的水
的数量, 即可确定不同地点或者同一地点在不同时间的相对湿度。阿蒙
顿于年介绍了另一种验湿器,后来由德鲁克使之完善。在这秋仪器里,
因空气湿度变化而引起的一个木质或皮质小球之收缩和膨胀,引起从一根管
子流出的液体在管中上升或者下降。莫利纽克斯制造了一种简单的验湿器,
把二个金属球悬挂在一根鞭绳上,金属球带有一根水平指针;随着鞭绳因湿
度发生变化而卷曲和放松,指针在一个带刻度的标尺上移动。可见,它的工
作原理同今天流行的“气候观测房”即“约克和詹尼”相似。
图—西芒托学院制造的验湿器
胡克用野燕麦的芒制造了一种验湿器(,
,, )。
这“芒”是从野燕麦谷粒外壳里长出来的短而硬的毛。人们发现,当这谷粒
成熟时,其芒的一端发生弯曲,接近直角,而且如果它然后受潮,则这弯曲
的一端又会逐渐改变其相对芒其余部分的位置。胡克在他的《天气过程记载
方法》( 图—西芒托学院制造的验湿器
)( ,上引著作, )中,把应用这种性质来制造测量
空气湿度的验湿器这一发明归功子伊曼纽尔·马格南。胡克建议,把这仪器
制成盒子形式,上面有一个象牙盖四边是编织物;或者单单用一块象牙板,
由几根柱子支承,这就更好。这样,空气就可以自由通达麦芒。麦芒一端在
处(图)固定于仪器底座,而另一端向上通过象牙板,在处装上一根
轻的指针,后者在一个刻度盘上转动。为了提高这仪器的灵敏度,可
以用许多麦芒首尾相接起来。随着麦芒的弯曲端改变位置,这指针便在标度
上逐渐运动,这样便指示了空气湿度的变化。为了能够考虑到指针转满圈,
胡克建议在指针下面装一根钉,再在上面的板上装一个轻的齿轮,使得每当
指针经过这个钉子时,齿轮就前进或者后退一个齿。胡克发现这种仪器非常
灵敏。对麦芒呼一口气,指针就转一整圈;指针对火或太阳的热也很敏感。
胡克发现肠线不大令人满意,麝香志鹳草的芒则证明甚至比野燕麦更好,后
来他代之以“野豌豆的英”( , · )。
图—胡克的验湿器
一位都柏林记者在给奥尔登伯格的一封信中曾介绍了一种精巧的验湿器
(, ,, )。它由两块松木或杨木板、
组成(图),约二英尺长、一英尺宽,并排放置,中间留稍许间隔,四
角、、、固定在两条栋木突出架、上,后者二英寸宽,长度则超出
、的两边。如假定两块板即使在最干燥天气也至多收缩四分之一英寸,则
用一个二三英寸长、四分之一英寸宽的黄铜舌簧圆定在板上。黄铜在
靠近其重迭在板之上的那个自由端处有四个等间距的齿板上用配件
装上一个小齿轮,使得它和黄铜舌簧上的齿啮合。当这两块木板因大气湿
度变化而膨胀或收缩时,齿便转动小齿轮,而后者的轴装有一个指针
,它在任意刻度的圆标尺上转动,从而记录“空气的干度或湿度”。对于
约五分之一英寸的可能收缩,指针将在一二小时里转动十到二十度。发明者
声称,这种验湿器迅速地记录大气中的湿度变化,它比用燕麦芒制造的验湿
器优越。
图—都柏林验湿器
都柏林的验湿器和别的几种验湿器都是利用物体在潮湿空气中所
发生的形状变