天气怎么记录?
古代没有专门的气象学,人们对风、霜、雨、雪等自然现象的认识简单而直观,并不准确;同时这些自然现象出现频繁,又难以长时间连续记录,因此无法建立系统的天气变化档案供后人查阅。
在公元18世纪以前,人们甚至不确定到底是“气”还是“候”决定气候的变迁——是空气的温度、湿度等决定了寒暑呢,还是温度、湿度变化导致了节气(即现在的“候”)。 虽然缺乏准确的气象记录,但古人也发现了“五年冬至在丑,冬至后五日干冬,二十日雨水,十二月大雪”这样的周期规律(出自《周礼·春官·大宗伯》),并且用“干支纪日法”和“十二月建律”来推导未来的天气走势。当然,这种基于经验总结的方法存在很大的不可控因素。
1706年,英国的Newton(牛顿)提出了著名的“牛顿冷却定律”,描述了物体热量的散逸与温度下降之间的关系,为后世“热力学”奠定了基础。 19世纪初,法国物理学家Trichet通过实验验证了“牛顿冷却定律”并发现气体压强与体积成反比,推出了“玻意耳-马略特定律”。之后,英国人Fourier(傅立叶)提出用正弦(或余弦)函数描述随时间不断变化的温度曲线,建立了“傅立叶变换”方法。 而中国人则在1835年提出了“雪花六出”,即现在所知的“扩散成因说”,并以此解释了“朔风怒号”“雨雪霏霏”等自然现象。 现代科学兴起之后,人们将“低温形成原理”与“布朗运动”结合起来得到了“冷粒子模型”,并以此解释“积云成雨”“对流升华”等气象过程。