中国古代是怎样对湿度进行测量的?

作者&投稿:宇利 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
中国古代民间用什么方法来测量湿度?~

我国古代除了这些仪器以外,民间还用某些经验方法来测知湿度的变化。
比如明代科学家徐光启的《农政全书》引有一首农谚说:“檐头插柳青,农人休望晴;檐头插柳焦,农人好做娇。”
“做娇”指酿酒,檐头的柳枝如保持常青,说明水分难以蒸发,必是大气湿度大,天气不能放晴;柳枝如易枯焦,说明水分蒸发很快,必是大气干燥,天气易晴,气温升高,利于发酵酿酒。这些测量大气湿度的经验,是有科学根据的。

江南连着阴天,说说古人是怎么做天气预报的。
相比起来,在古代气象预报中,对大气湿度的观测难度更大些,因为现代有精确的湿度仪,在古代有吗?也有呢。
空气湿度是指空气中水汽含量和湿润程度。湿度对人影响都很大,现代医学已证实,湿度与呼吸之间的关系非常紧密。在一定的湿度下氧气比较容易通过肺泡进入血液,湿度过高影响人调节体温的排汗功能,人会感到闷热。总的来说,人在高温但低湿度的情况下(如沙漠),比在温度不太高但湿度很高的情况下(比如雨林)的感觉要好。
古代天气预报时咋测空气湿度的?古人这招绝妙!

(现代电子测温测湿)
古人虽然没有发现湿度与人体健康的科学关系,但也认识到了湿度对人们生活、学习有多方面的影响,所以很早就知道“测湿”了,而且想出来的方法甚是绝妙。
观测空气湿度,先秦时期的气象预报工作中便应该出现,西汉时已有文字记载。《淮南子·本经训》中便有这样的说法:“雷震之声,可以钟鼓写也;风雨之变,可以音律知也”。
这句话里透露时人已注意到了湿度问题。 为什么?东汉王充《论衡·变动篇》称:“故天且雨,蝼蚁徙,丘蚓出,琴弦缓,固疾发。”这里的“琴弦缓”,就是湿度发生变化所致。元末娄元礼《田家五行》一书中对此有具体说法。
书中记载一句流行谚语,叫“晴干鼓响,雨落钟鸣”。娄元礼就此注释:“琴瑟弦索调得极和,则天道必是一望略无纤毫,方能如是;若是调卒不齐,则必阴余之变,盖亦气候致而然也。若高洁之弦忽自宽,则因琴床润湿故也,主阴雨。”
古代天气预报时咋测空气湿度的?古人这招绝妙!

(古人抚琴)
大概意思是,古人通过听琴声,凡能知道空气湿度大小,预知阴阳。如果琴弦松了,音律调不准,是因为空气湿度增加了,预示天气有变,未来是阴雨天。可见秦汉时,人们对空气湿度已有准确的认识,通过琴弦变化知道大气湿度变化。
通过琴弦的变化来观察空气湿度,一直到清朝都在用。清明发明家黄履庄发明的”验燥湿器“,就是利用“弦线吸湿”的原理制作出来的,相当灵验,灵敏度并不比现代的湿度差:“内有一针,能左右旋,燥则左旋,湿则右旋,毫发不爽,并可预证阴晴。”但是,现代科学家再也制作不出这样的“测湿仪”了。
1658年来华传教的比利时人南怀仁,也曾使用鹿筋,于清朝康熙年间制作了一件“湿度器”。需要注意的是,选用动物的筋线制弦有讲究,动物不能太老,动物越小筋对湿度越敏感,测湿时越灵。南怀仁制作的湿度器,用的便是小鹿的筋。

(南怀仁)
为了准确观测,西汉时用上了“测湿仪”,这比达·芬奇于十五世纪时设计出的湿度计要早一千多年。这种测湿仪是利用炭吸湿性强的特点,借助天平原理实现测湿目的。
中国是最早发明测湿仪器的国家。《史记·天官书》记载:“冬至短极,县(悬)土炭,炭动……略以知日至,要决晷景。”
西汉时人们有“县土炭”的风俗:冬至节气前,把土和炭分别挂在天平两侧,通过观测天平两端升降,来判断湿度变化。如果空气干燥,炭中水份散发快,会变轻,放炭这端就发上升;如果空气湿度增加,正好相反。
此即《淮南子·天文训》中所谓:“燥故炭轻,湿故炭重。”《淮南子·泰族训》则进一步说明了测湿仪工作原理:“夫湿之至也,莫见其形而炭已重矣;风之至也,莫见其象而木已动矣。”

湿度是一个似乎很难捉摸的概念,它的变化与天气晴雨的关系十分密切,这在古人是有经验的。

古代测定燥湿的方法有多种,王充在《论衡》中记述了另一种判断燥湿的方法:“天且雨,蝼蚁徙,蚯蚓出,琴弦缓。”其中“琴弦缓”属于人们可以测量的物理现象,据此可以预报晴雨天气。王充还对寒温的传播,从“气”的角度探讨热的传导的问题。他明确指出,热是靠气来传导的,越远,热在传导中损失就越大,因而渐微。

西汉时期曾经有一种天平式的验湿器。《淮南子•天文训》记载:“燥故炭轻,湿故炭重。”可见当时已经知道某些物质的重量能随大气干湿的变化而变化。又记载:“悬羽与炭而知燥湿之气。”说的就是天平式验湿器。

天平式湿度计的构造很简单:只要用一根均匀的木杆,在中点悬挂起来,好像两边分别挂上吸湿能力不同的东西,例如一端石子,另一端为咸海带;或者一端用淡水浸过又经晒干的棉花球,另一端为盐水浸过又经晒干的棉花球等。再使两端等重,天平平衡。

当大气里湿度大了,吸湿能力强的一端因吸入较多的水分而变重了,天平就倾斜,这就预示着可能要下雨了。这种湿度计具有简便易做的优点,而且也还灵敏,是人类最早的湿度计。

对于这种验湿器的结构与原理,《前汉书•李寻传》中说得尤其具体:把两个重量相等而吸湿能力不同的物体如羽毛与炭,或土与炭,或铁与炭分别挂在天平两端,并使天平平衡。当大气湿度变化,两个物体吸入或蒸发掉的水分多少互不相同,因而重量不等,天平失去平衡发生偏转。

这种验湿器简单易制,使用时间很长,甚至在20世纪的农村气象站也还沿用,可见它具有很强的生命力。在欧洲也有过这种验湿器,那是15世纪才发明的,比我国迟了1600多年。

大气湿度变化引起琴弦长度的变化是很微小的,难于察觉的,但反映在该琴弦所发的音调高低的变化却是十分明显的。这里可以说已经孕育着悬弦式湿度计的基本原理了。

黄履庄在1683年制作成功了第一架利用弦线吸湿伸缩原理的“验燥湿器”,即湿度计。

它的特点是:“内有一针,能左右旋,燥则左旋,湿则右旋,毫发不爽,并可预证阴晴。”黄履庄发明的“验燥湿器”有一定的灵敏度,可以“预证阴晴”,具有实用价值。“验燥湿器”可以说是现代湿度计的先驱。




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