武汉夜生活,今天天气预报,晚上天色红,未来2100年的武汉

资讯 10-23 阅读:124 评论:0

武汉2100年温度测量

       在这个世界上,聊天中用于打破僵局的最受欢迎的开场白可能就是关于天气的话题。如果你一时想不起说什么好,你总是可以说“外面有点冷了,是不是?”(或者相同意思的地方方言)。通常,这不会产生什么严重的分歧,除非是在撒哈拉的中午,而且这个话题可能会引出更有趣的话题。

       第一个把关于大气和海洋的思考写下来的,还是亚里士多德。就像一名十足的科学家,他集中抨击竞争者的理论,宣扬自己的观点。“德谟克利特认为,海洋的体积将不断减少,最终消失殆尽,这简直就像是伊索寓言中的故事一般”,他在《气象汇论》( Meteorologica)书中(当时气象学具有更广泛的定义,涵盖彗星、地震和海洋等各种现象)大发雷霆。他宣称“柏拉图在《斐多篇》(Phe)中对河流和海洋的描述是不可能的”,“任何人,只要这么想,也是一样荒谬,就像恩培多克勒。他提出了一个让人容易理解的解释,说海洋是大地流出的汗水。这种解释在诗歌中也许令人赞叹,因为比喻就是诗歌的一种写作手法,但它对提高我们对大自然的认识却毫无作用”。他自己的看法是,雷声、闪电和飓风全部都是“风一样的呼气”,也许就是从争论不休的哲学家那儿吹过来的。

       亚里士多德的学生、伊勒苏斯( Eresos)的泰奥弗拉斯托斯( Theophrastus)第一次尝试用完全依赖经验的观察来预测天气。它包含了旧时的谚语,例如,“晚上天色红,水手乐呵呵;早晨天色红,水手急煞煞”。他由此创立了天气预报的基础,这种方法虽然缺乏理论支持,但是沿用了两千多年。

       和一般的科学预测一样,直到文艺复兴时期,伽利略发明了第个温度计,他的学生托里切利( Torricelli)也紧接着发明了气压计,天气预报才有了长足的发展。伽利略发明的早期温度计的样子是一根麦秆大小的管子套着一个球形玻璃罩。课堂示范时,他先加热玻璃罩,然后将管子一端插入装满水的盆中。当玻璃罩冷却后,里面的空气开始收缩,液体就沿着管子上升。液体达到的高度反映了房间的温度,因此,伽利略只要将它从一个温暖的地方移向寒冷的地方,就可以使温度计内的液体上升或者下降。

       此后,迅速出现了多种改进版的温度计。其中一种是由罗伯特胡克( Robert Hooke)发明的,灌注的材料是“由葡萄酒提炼的最好的蒸馏酒精,微微透着可爱的胭红色”。如果天气太冷的话,还可以喝上几口。1714年,加布里埃尔·华伦海特( Gabriel Fahrenheit)发明了带准确刻度的密封水银温度计,将其变成了真正的科学仪器。

      现在我们知道,温度是空气分子动能的度量也就是它们平均移动速度的快慢—而不是风,风是一股气流总体运动状态的度量。气压计测量的是大气的压力,从本质上来说,是大气的重量,或者是单位体积的空气分子数。因此,气压和温度代表了大量粒子的平均状态值。测量这种平均值意义重大,因为我们可以假设一个空气分子与其他任意一个分子的物理属性是完全相同的。

      亚里士多德试图测量空气的重量,他先是用一个皮袋,把它压扁后测量,然后将它充满空气之后再测量。他发现前后没有差别,所以,他得出的结论是空气没有重量。伽利略一直是个怀疑论者,尝试着做出更好的实验。但是,最终还是他的学生托里切利利用气压计准确地测量了空气的重量。托里切利的实验装置是一根一米高的管子管子的一部分填充了水银,开口端反向插入一个水池,空气的重量下压作用到水池,使管内的水银达到平衡。压力的起伏会导致水银的高度上升或者下降。布莱斯·帕斯卡做了一个实验,他让他的姐夫带着气压计爬上一座高山,对比山顶和山脚的气压。通过这个实验,他证明了海拔高度上升,大气压力下降(底部的空气承受上层所有空气的重量,因此压力增加)。

       事实上,空气拥有重量是合理的,人们看到龙卷风吹倒电线杆就好像吹倒一根火柴杆一样。不过,起作用的当然不仅仅是重量或者热度,还有湿度。水分子可以混合在空气中。早期用于测量湿度的湿度计由善于创新的胡克发明,他用的是“野山羊的胡子”。他用了一个通风良好的盒子,顶部设有一个孔,胡子穿过这个孔,胡子底端连接到一个指针。当胡子因空气中的湿气卷曲或者变直时,刻度盘上的指针就能显示出湿度。与之类似的毛发湿度计至今仍在使用中,而另一种湿度计则采用对比潮湿空气和干燥空气的温度的方法。

       到了17世纪中叶,温度、压力和湿度都有定期的测量。1724年,皇家学会设法组织了一次真正的国际数据收集工作,规定了标准化的格式和仪器。但同步观测一直等到1844年电报发明之后才可行—一在那之前,天气信息的传递总是赶不上天气的变化,这使得天气预报能够在现有综合观测数据的基础上预报天气。综合观测天气的方法提示了一个事实,即天气具有可识别的特征,例如冷、暖、干燥、潮湿等。如果你通过电报了解到寒冷的极地气团最近正朝你的方向行进,那么你就可以合理地假设,很快就要变冷了。




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