古人如何觀風測濕量雨

霍壽喜

在我國古代，氣象學還不是一門成熟、獨立的學科，但觀測天氣氣候的變化，卻是自古就有的人類科學活動之一。殷商時代的甲骨文里，就有文字記載氣象方面的觀測資料，殷墟甲骨文卜辭中也有天氣預測和實況的記載。

古代最原始測風器主要用于測量風向。

用布帛之類掛在竿上，后來改用雞毛做成條形或扇形的羽葆，風吹羽葆揚，與羽葆指向相反的方向即為風向。條形雞毛、扇形羽葆的重量不同，古人分別稱作五兩、八兩，使用時可因地制宜，比如楚地風小，宜用五兩；北方和沿海風力較大，宜用八兩，等等。

除觀測水平方向的風外，古人也觀測自下而上和自上而下的旋風、方向混亂的亂風。例如，把自上而下吹的風叫做“頹風”，也叫“焚輪風”，自下而上吹的風叫“飆風”，也叫“扶搖風”等，可見對風的觀測非常細致。

《左傳》中還首次論述了“八風”（即八種風向），與現代氣象觀測學中的基本風向定義是一致的。

世界上第一個給風定級的人，是我國唐代的李淳風。他官居太史令，集數學家、天文學家和氣象學家于一身，645年就著《乙巳占·侯云法》，記載了測風環境、測風工具和測風辦法，當時把風力分為八級：一級動葉，二級鳴條，三級搖枝，四級墮葉，五級折小枝，六級折大枝，七級折木飛砂石或伐木（折木），八級拔木樹和根。這八級風，再加上“無風”和“和風”（指溫和，塵埃不起的風）兩個級，合為十級。這和現代氣象觀測學對風級的描述已經非常接近了，比英國的“蒲福風力等級”早了一千多年。

最早的測雨器記載見于南宋數學家秦九韶所著的《數書九章》（1247年）。

該書第二章為“天時類”，收錄了有關降水量計算的四個例子，分別是“天池測雨”“圓罌測雨”“峻積驗雪”和“竹器驗雪”。其中“天池測雨”所描述的“天池盆”已經和現代氣象觀測所使用的雨量筒非常接近了，而方法上則采取“平地得雨之數”來度量雨水，堪稱世界上最早的雨量計算方法，為后來的雨量測定奠定了理論基礎。

書中把“降雪”也納入“降雨量”的范疇，只可惜，在降雪量測量方面，只實測降雪的厚度，并沒進一步折算為降水量。

到了明清時期，測風量雨有了集中的場所——觀象臺，不僅有氣象觀測，還有天文觀測。各地州、縣，也有觀測任務，凡有災異現象，特別是風災、雨災等氣象災害，都必須呈奏，諸如《晴雨錄》《雨雪糧價》之類，各地官員也有大量的有關當地天氣、氣候及氣象災害的奏折。如今，在中國第一歷史檔案館，還珍藏著大量的古代有關天文地理、黃河水文、氣象災害方面的資料。

與現代測雨工具最接近的當屬“乾隆測雨臺”了，它以黃銅制造，為圓筒形，筒高一尺五寸，圓徑七寸，置于測臺之上，用于量雨，測臺正面書有“測雨臺”三個大字，旁邊則是“清乾隆庚寅五月造”的字樣。

我們通常說的“空氣濕度”一般都是指“相對濕度”，它是空氣中實際水汽壓與當時氣溫下的飽和水汽壓之比，用百分數表示，百分數越大，表明空氣濕度越大。

古人當然不知道相對濕度的百分數，但大致的空氣干濕概念還是有的：濕度越小表示空氣越干燥，濕度越大表示空氣越潮濕。早在西晉，傅玄就有一首《炎旱詩》問世，詩中的“河中飛塵起，野田無生草”就寫出了空氣的干燥和旱情的嚴重。宋代梅堯臣的《梅雨》詩中就有“濕菌生枯籬，潤氣醭素裳”，其中的“潤氣”就是潮氣、濕氣。古人甚至還能根據空氣濕度的大小進行天氣預測，唐代黃子發著的《相雨書》里便有“壁上自然生水者，天將大雨”“石上津潤出液，將雨數日”等記載。

空氣濕度肉眼是看不到的，怎樣大致評估出空氣濕度的大小，其實就涉及空氣濕度的測量了。

我國是最早發明測濕儀器的國家。東漢王充在《論衡·變動篇》中曾經談到，琴弦變松，天就要下雨。琴弦變松，是天變潮濕、弦線伸長所造成的，表示空氣濕度較大。可見，古代的弦琴也可當作原始的空氣濕度測量儀器。現代毛發濕度計中的“毛發”，其實就是古代琴弦的微縮和精確。

元末明初婁元禮在《田家五行》一書中也說，如果質量很好的干潔弦線忽然自動變松寬了，那是因為琴床潮濕的緣故；出現這種現象，預示著天將陰雨。他還談到，琴瑟的弦線所產生的音調如果調不好，也預兆有陰雨天氣，這其實也是因為變松寬了的弦線，其音準敏感度降低了，合乎科學道理。

在《史記·天官書》中曾提到一種把土和炭分別掛在天平兩側，以觀測掛炭一端天平升降的儀器。這其實就是原始的“濕度計”。原理是：天氣干燥了，炭就輕，天平就傾向于土；天氣潮濕了，炭就重，天平就傾向于炭。也就是古人說的“燥故炭輕，濕故炭重”。《淮南子·泰族訓》曰：“夫濕之至也，莫見其形，而炭已重矣。”翻譯成現代漢語就是：濕氣到來的時候，人是看不見的；但是炭已經表現出沉重了。這就進一步闡明了這個測濕儀器能測量出看不見的水汽多少。顯然，這樣的測濕儀器在測量方式和精確度上，比“琴弦測濕”又進了一步。

清康熙年間，西方來華傳教士南懷仁曾用小鹿的筋做成一個弦線濕度表，以驗空氣中的燥濕。其原理也是“鹿筋吸濕”，但如此制作儀器，取材太殘忍也太昂貴了。

最接近現代濕度計的測濕儀器的發明者，當屬清代發明家黃履莊。1656年出生的黃履莊，發明或改進過許多光學儀器（如探照燈、望遠鏡、顯微鏡），也發明過許多“驗器”，其中的驗冷熱器，就是現代“溫度計”的雛形；而驗燥濕器，就是現代“濕度計”的雛形，它利用弦線吸濕伸縮的原理，測量空氣中的濕度，比瑞士人索修爾發明的毛發濕度計，早了一百多年。