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風言風語之——測風史話

 更新時間:2025-03-06 點擊量:479
前文我們探討了古今對風的認知和基本概念,本文再聊聊古今測風技術的歷史演變!


我們知道,風不僅有強弱大小,也是有方向性的。風的測試技術,是緊隨時代科學技術發(fā)展同步發(fā)展的。幾千年的探索和演變,從遠古的羽毛測風到現(xiàn)在的激光多普勒、從原始的定性探究到現(xiàn)在的精密定量測試,就是一部完整的、生動的科學儀器發(fā)展史。
最早關于古人測風的記載可追溯到商代。甲骨文中記載了一種簡單的“風向儀",稱為“伣"qiàn,是在一根風竿上系上布帛或者長羽的簡單的“示風器"。也有在風竿上系一個鈴鐺,設有專人實時監(jiān)看伣被吹動的方向,以此來報風向。


風言風語之——測風史話


據(jù)相關考證,西漢時期出現(xiàn)了對“綄"huán這種風向器的記載。據(jù)《淮南子》敘目上記載:辟若綄(伣)之候風也,無須臾之間定矣。綄,候風者,楚人謂之五兩。綄是一種羽毛或飾帶,在伣的基礎上進行了重量的統(tǒng)一,將重量定為五兩,便于不同地方對風力和風向進行比較。因此,綄比伣在風的觀測上更加精密,是我國測風技術的一大進步。
秦漢時期,又出現(xiàn)了銅鳳凰,還是那只大鳥!這是一種比綄更先進的測風儀器銅鳳凰主要安裝在漢武帝建章宮上,在魏晉時期的《三輔黃圖》卷二《建章宮》中有詳細記載:漢武帝太初元年作建章宮,建章周回(圍)三十里,東起別風闕,高二十五丈,乘高以遠望,又于宮門北起園闕,高二十五丈,上有銅鳳凰。


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西漢末年,出現(xiàn)了另外一種測風儀器,叫做“相風鳥"。由于“鳳凰"在體型上相對龐大笨重,而鳥相對于鳳凰而言,除了更加輕便外,也同時具有與鳳凰一樣的神話色彩,因此相風鳥逐漸取代了銅鳳凰。
東漢時期,出現(xiàn)了“相風銅烏"。這是一種銅質(zhì)的、形狀像烏鴉一樣的測風器,裝設在長安西北郊觀測天文氣象的“靈臺"上?!豆沤駡D書集成》有記載:東漢張衡制相風銅烏,置之于長安宮南靈臺之上。


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到了唐代,人們開始使用結(jié)構(gòu)更加簡單、移動更加方便的測風器——羽占。它是由伣等發(fā)展而來的,在《乙巳占》中有關于羽占的記載:常住安居,宜用烏候;軍旅權設,宜用羽占。


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古代國外測風


歐洲的“候風雞"與相風銅鳥類似,但其直到12世紀時才開始聳立在西洋屋頂之上,比中國至少晚一千年。其外形像公雞,可隨風自由轉(zhuǎn)動,人們通過觀測雞首的方向來判斷風的方向。它與現(xiàn)在的風向標原理相似,但是候風雞只能觀測到風的大致方向,而不能以度數(shù)來表示精確的方向。


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西方屋頂上常見的風信雞


歐洲文藝復興和哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸,極大促進了海上貿(mào)易的發(fā)展,氣象相關需求愈發(fā)強烈,逐漸出現(xiàn)了方便海上航行的測風儀器。這時的測風儀器不僅能夠測量風向,還能測量風速。公元1450年,利昂·阿爾貝蒂發(fā)明了第一臺風速計。


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公元1625 年,意大利帕杜亞大學醫(yī)學教授山脫利發(fā)明了一種壓板風速儀。十八世紀中葉,包格根據(jù)壓板風速儀的原理,將其改造成一種很輕的、可攜帶的風速儀,用來測定海上的風速。


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工業(yè)革命的到來推動了新型氣象儀器的快速發(fā)展,大量氣象觀測站開始在世界各地建立。公元1846 年,英國天文學家、物理學家羅賓遜在休厄爾(Von Whewell)所創(chuàng)風速表的基礎上發(fā)明制造了轉(zhuǎn)杯式風速儀。


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此后,各種更加精確的測風儀器被發(fā)明出來并廣泛應用于世界各地的氣象觀測站中,為推動氣象觀測的發(fā)展起到了重要作用。
到現(xiàn)在,先后出現(xiàn)了超聲波、多普勒、熱式測風儀器,逐步在多領域替代機械測試設備,占了主流。但經(jīng)濟實惠的機械式測風儀器當前依然在廣泛應用。關于現(xiàn)代測風儀器下文再詳細討論。


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建通JT14XX系列風速傳感器


以上測風儀器的歷史演變,多少有點讓我們惋惜,從lingpao千年到一度被甩開數(shù)百年。當然落后的不光是測風儀器,在其它多個領域科學儀器都一樣的境遇。甚至只到近代100多年前,西方已完成第二次工業(yè)革命進入電氣化時代,而我們還處在長辮大褂老佛爺吉祥的混沌狀態(tài)。好在,我國的科學儀器在最近三十多年的加速追趕,不斷突破,成績斐然,在很多領域已經(jīng)打破壟斷,實現(xiàn)了國產(chǎn)替代。希望這樣的態(tài)勢能再持續(xù)下去,本土科學儀器發(fā)展未來可期!




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