核心提示

  世界气象组织从1961年起，将每年的3月23日定为气象工作宣传日，旨在提醒人们重视气候和环境变化。其实，中国自古以来就非常重视气象问题，舜禹时期已发明了测风的“相风乌”；西汉时就用上了“悬土炭”的方法观测湿度；东汉时已开始用“天池盆”、“圆罂”和“峻积”、“竹器”分别测量降雨和降雪的多少，用“律琯”来预测节气的变化……

  古人如何测定风向风力？

  《淮南子》：“辟若綄之候风也，无须臾之间定矣。”

  风，是古人早期最重视观察气象之一，在传说中的黄帝时代，已设“风后”专门测风。晋王嘉《拾遗记》中便有“帝使风后负书”的说法，“风后”就是原始的负责测风的“气象工作者”。古人最早使用的测风工具是一种候风旗，称为“”或“旒”，其实就是有飘带的旗子。这种最原始的测风仪虽然简单，但方便实用，现代海军帽佩飘带就是受到候风旗的启发，方便观测海风。

  为了增加测风的精确度，古人又发明了一种叫“綄”或“俔”的测风工具。綄[huán]，楚人称为“五两”，西汉刘安《淮南子》记载：“辟若綄（俔）之候风也，无须臾之间定矣。”东汉学者高诱注称：“俔，候风者也，世所谓‘五两’。”为什么叫“五两”？就是用五两（也有用八两）重的鸡羽毛制成綄挂到旗上，即使一点点风，綄都会动。綄还是古代作战部队必备，《兵书》称：“凡候风法，以鸡羽重八两，建五丈旗，取羽系其巅，立军营中。”

  候风旗，唐朝人称为“相风旗”，宋朝人称为“占风旗”，名虽有异，功能一样。宋朝时，有位名叫蒋颖叔的苏州人很擅长使用占风旗，宋李廌在《师友谈记》一书中记述，蒋颖叔“谙知风水，尝于所居公署前，立一旗，曰占风旗，使人日候之，置籍焉。”

  除了候风旗，古人使用较广的测风器还有“相风乌”。“相风乌”也称“伺风乌”，有木制和铜制两种，传说发明于舜禹时代。汉武帝太初元年（公元前104年）建的建章宫上立有“凤阙”，此阙得名便因上立铜质相风乌——凤凰造型的测风仪，人称“铜凤凰”，俗称“铜雀”。

  东汉时铜凤凰有了改进，称为“相风铜乌”。1971年从河北安平县逯家庄东汉墓中出土了一幅大型建筑壁画，画中钟楼上便立有相风乌和测风旗，这是迄今发现最早的测风器“相风乌”图形。相风乌一直到清朝都在使用，清麟庆编纂的《河工器具图说》中便记述了相风乌的制作和使用方法：“刻木乌形，尾插小旗，立于长竿之杪，或屋头，四面可以旋转。如风自南来，则乌向南，而旗即向北……”相风乌是世界上最早的测风器之一，欧洲人到公元十二世纪时才发明出类似的测风装置“候风鸡”，比中国晚逾千年。

  古人如何测量空气湿度？

  《淮南子·天文训》：“燥故炭轻，湿故炭重。”

  先秦时期，古人已开始观测空气湿度。西汉刘安在《淮南子·本经训》中记载：“雷震之声，可以鼓钟写也；风雨之变，可以音律知也”。为什么说这句话已透露出古人注意到了湿度问题？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》一书还记载有“晴干鼓响，雨落钟鸣”等流行谚语，娄元礼认为：“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。”其大概意思是，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。

  西汉时，已出现“悬土炭”的风俗。《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。”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，炭中水分散发快，会变轻，放炭这端就会上升；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的工作原理：“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。”西汉这种“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，比达·芬奇于十五世纪时设计出的湿度计要早一千多年。

  古人如何预测节气变化？

  《续后汉书》：“置十二律琯”“气至则一律飞灰。”

  西汉十二律琯（湖南长沙马土堆汉墓出土）

  古人除了通过自然变化和动物表现来判断节气外，还使用一种叫“律琯”的装置来测定节气变化。据宋赵师侠《朝中措》：“开随律琯度芳辰……休数岁时月季，仙家栏槛长春。”

  琯[guǎn]古同“管”，律琯也写做律管，早期系用玉制成的笛子状乐器。用律琯来预测节气，古人称做“以管候气”，全称叫“律管吹灰候气法”。北齐天气学家信都芳“能以管候气，仰观云色”，每月预报无不准确。

  据《隋书·律历志（上）》“候气”条，有一次信都芳对身边人说，“孟春之气至矣。”大家去看律琯，果然有了相应的反应。信都芳所制律琯上设有24片轮扇，可以预测二十四节气。使用时，将律琯埋进土中，“每一气感，则一扇自动，他扇并住，与管灰相应，若符契焉。”开皇九年（公元589年）隋文帝杨坚在灭了南朝陈后，指派毛爽等人测报节气，毛爽便“依古”采用律琯“以管候气”，获得了准确的结果。

  律琯并不是北齐信都芳的发明，东汉已在使用。北宋沈括《梦溪笔谈·象数一》引司马彪《续后汉书》中“候气之法”：“于密室中以木为案，置十二律琯，各如其方。实以葭灰（芦苇茎中的薄膜所制成的灰，质极轻)，覆以缇縠[tihú]，气至则一律飞灰。”所谓“飞灰”，就是放置在律琯内极轻的葭灰会飞出来。《梦溪笔谈》认为，这是“地下阳气”的作用。这里的“阳气”其实就是现代术语“地温”。土壤中温度在不同的季节变化不同，“以管候气”便利用了这一现象——律琯实际是一种“地温表”。这种通过地温变化来判断节气的做法，与现代通过气温来判断季节轮换的方法不同，但得到的结果却是一致的，充分显示出古人的智慧。

  古人如何测量降水量？

  《数书九章》：“州郡都有天池盆，以测雨水。”

  宋代“测雨器”圆罂

  早在东汉时，包括雨、雪在内的降水测量工具已有明确的要求。《后汉书·礼仪志（中）》记载：“自立春至立夏，尽立秋，郡国上雨泽。”古人测量降水分为测雨和测雪两部分，从南宋秦九韶《数书九章》中记载的数学题来看，分别有“天池测雨”、“圆罂测雨”和“峻积验雪”、“竹器验雪”等几种方式。其中“天池测雨”法，是用天池盆来收集雨水，通过计算获得准确的地面降水量：“问今州郡都有天池盆，以测雨水。但知以盆中之水为得雨之数，不知器形不同，则受雨多少亦异，未可以所测，便为平地得雨之数。假令盆口径二尺八寸，底径一尺二寸，深一尺八寸，接雨水深九寸，欲求平地雨降几何?”答案是：“平地雨降三寸。”

  天池盆并不是专用工具，而是预防火灾、积蓄雨水用容器。圆罂则是一种小口大腹的积水（酒）器皿，先秦时的守城工具中就必备“罂”，用之盛水。《墨子·备城门》称：“用瓦木罂，容十升以上者，五十步而十，盛水且用之。”

  “天池盆”、“圆罂”、“峻积”、“竹器”都取自生活实用器，虽比较简陋，却是事实上的“雨（雪）量器”。到明朝时，则出现了较为标准的降水测量器。明永乐末年，朝廷备有全国统一的“雨量器”，供给地方州县使用，方便上报降水情况。正统七年（公元1442年）更出现了有标准的铜制雨量器，而欧洲在近两百年后方才有这样的雨量器。清朝的雨量器已接近现代，上面刻有标尺。康乾时期，清廷将这种改进后的雨量器发到地方各州县，连朝鲜都发了，至今朝鲜国家历史文献馆里还保存着清制雨量器。

  值得一提的是，在配发标准雨量器的同时，明清两朝还要求地方认真记录气象数据。据清顾炎武《日知录》，洪武年间，朱元璋“令天下州县长吏，月奏雨泽”；明仁宗对地方上报的雨水奏章更是“亲阅焉。”清代还设计出专业气象观测簿《晴雨录》，阴、晴、雨、雪、雷电、风向等都在观测范围内，逐日记录，国家第一档案馆收藏了不少当年地方呈报给朝廷的《晴雨录》。

  （本报综合）