中国古代是怎样对湿度进行测量的?

如题所述

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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