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天道与人文 纸鸢与高空探测(18)
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探测高空的利器最要的有三种：（1）风筝或纸鸢；（2）气球；（3）飞机。
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三者之中以纸鸢起源为最早，而且是我们中国人所发明的。《韩非子》里说：“墨子为木鸢，三年成飞。”此或系无稽之谈，不足征信；但《通鉴》载：“梁武帝太清三年，有人献纸鸢。”依《裨海》本唐李亢撰《独异志》：“侯景围台城，简文飞纸鸢告急于外。”则至迟六朝时代，我国已知用纸鸢为战用品矣。以纸鸢测量高空，始于英国人威尔生，于1749年在格拉斯哥（Glasgow）地方，以风筝带温度表高达云层，不久美国著名政治家富兰克林（B．Franklin）用风筝证明下雷雨时的电闪，和人造电池里的电是一样性质。当时欧洲所用风筝，大概系丝织品所制。到1832年澳洲人哈克莱扶（Horgrave），开始用方箱式风筝。后来各气象台所用风筝多仿是式，其中可安放仪器以测量空中之温度、湿度、电位等等。在19世纪末叶，施放风筝极为通行，美国人罗奇（L．Rotch）、法国人波特（Teisserene De Bort）尤为热心，几于每日施放。近20年来，因为飞机和气球的应用更为便利，所以风筝施放逐渐减少了。
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风筝的测探高空有三个缺点：第一个缺点在于风力小时不能施放。普通方箱式的风箱，非有每秒钟7米（约每小时15英里）的风力不能上升，就是改良德国式的风筝，亦要每秒钟4米的风力。所以浙江一带乡村中有句俗语，叫“正月看灯，二月看鹞”。鹞就是纸鸢，江浙一带，一年中风力最大的是在阳历3月即阴历二月，所以放纸鸢必在阴历二月间也。明王逵撰的《蠡海集》有云：“即纸鸢以观之，春则能起，交夏则不起。”亦是因为风力春强而夏弱也。风筝的第二个缺点是高度的限制。风筝的上升既全恃风力，他的本身和牵拉的绳索统比空气重，所以升腾的高度极为有限，普通不过二三公里为止，鲜有能达五六公里。历来风筝所达最高的纪录是9.47公里，尚不到10公里也。第三个缺点是牵拉风筝线索所能引起之危险。中国放风筝普通用麻线、棉绳，在欧、美目前统用钢丝。数万千尺的钢丝，在空中翱翔，妨碍飞机的航行，所以飞机往来络绎的地方，寻常禁止施放风筝，军政部航空署亦曾在首都附近禁止人民放纸鸢，万一钢丝中途断折，更可发生意外。有一次波特在巴黎放风筝，钢丝被风吹断，万余尺的钢丝随风飞舞、四散横披，结果河中船舶当之竟为覆没，甚至搅阻铁路轨道，火车为之停驶。1932年10月3日，国立中央研究院气象研究所在北京清华园施放风筝，亦以风力过强、上下风向不同，万余尺的钢丝竟随风飘扬而去。后以汽车追逐，费一小时余而得收回，竟未肇祸尚称幸事。
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天道与人文 气球航行之历史(19)
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不翼而飞，古人称奇。然公输班造木鸢以攻宋，已见《墨子》。而希腊古书亦相传第达拉斯（Daedalus）能以鸟羽膏擘，飞腾空中，往来自如。降及中世，罗球·倍根已预料人生将来之能航行于空中。足知吾人天赋比重虽较空气大至数百倍，然其冲霄之志，欲登青云而直上，则由来然矣。
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特以上所述，不过哲学家之幻梦耳，画饼充饥，尚未能见诸实行也。空中航行实始于15世纪之末叶而盛于18世纪之中叶。1766年英国著名化学家卡文迪什（Cavendish）发明氢气，自后翱翔空气，出入浮云，遂易如反掌。按空中航行之利器约可分为两种：（1）飞船，齐柏林飞船其尤著者也；（2）飞机，如柯蒂斯（Curtis）双叶飞机。飞机犹鸟，其比重远大于空气，所以能行空致远者，全赖机械运行之力。飞船则不然，其本身之比重，实较空气为轻，故其上升犹舟之浮于水。飞船、飞机科学之理既异，故进化之历史各殊。
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13世纪中叶，罗球·倍根提倡以热空气置诸薄片铜球内以行空，事虽不果行，实为近世气球之滥觞。至1670年拉那（Lana）仿倍根之说而更进一层，即取四铜球抽尽其中空气而置之于舟旁以代楫，冀变此浮沉之舟为冲霄之鸟。然铜球面壳力弱，不能抵御外界空气之压力，至不适用，然其意可嘉矣。以飞船行空者，当首推巴西人孤斯茅（Gusmao）。孤斯茅别名“飞将军”，于1709年8月8日在葡京里斯本王宫内，乘一热空气球上升，高与屋齐，“飞将军”之名遂闻于全欧。彼乘球上升，高不过百尺，时不过片刻耳。
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自卡文迪什发明氢气以来，而气球遂通行于西欧。1783年，法人孟特哥尔飞（Montgolfier）偕其弟悉心试验，或以氢气，或以热空气，盛于不出气之布袋内而使之上升，自数百尺至数十尺不等。翌年6月乃广告众庶，约于某日在法国安诺内（Annonay）放气球，至期观者塞途。孟特哥尔飞乃以火燃麦秆羊毛，而将其烟雾灌入布袋内，至袋胀至23000立方英尺时乃放而纵之。袋渐升渐高，直入云霄，至6000英尺始下降。盖袋中热气与外面空气相触，渐变寒冷，以致袋缩也。降时速率极缓，故虽坠于垄亩之中而禾黍无伤，观者均啧啧称羡。未久而此事已轰动全国矣。
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法国科学会闻信即遣人往安诺内聘孟德哥尔飞昆仲，往巴黎重放气球，并调查6月5日放气球的一切情形。然巴黎急不能待，皆以早睹为快，乃捐银10000镑，令著名物理学家查尔斯（Charles）(20)与机匠罗培德立即造气球。查尔斯乃独出心裁，精益求精，不用烟雾而用氢气，不用麻布而用丝绸。其制氢气也，将铁屑半吨倾诸硫酸500磅，经三日始得氢气足以装满此长径13英尺之丝制气球。该球外面涂满橡皮，俾氢气不能透出。诸事具备后，于1873年8月27日晨巴黎之陆军操场试放，时大雨倾盆，然观者仍摩肩接踵，倾城而来，计达5万人。至傍晚6点钟时，忽闻炮声隆然，则氢气球逐渐上升，球形愈高愈小，隐现出没云雾中，至半英里时状仅大如拳耳。当时巴黎人士，见所未见，莫不咋舌引颈，神与具驰，直至不能见时而散。散后三五成群，议论纷如，或谓气球可以侦敌情、破竞旅，或欲乘以越峻岭、渡弱海，任心而绕地球，信口至谓星可以摘、月可以捕矣。
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气球升愈高，则球外空气压力愈小，球内氢气因以膨胀，丝遂为裂，乃下降于一村中，村名阁南瑟（Gonesse），离巴黎仅20里。村民见一巨物凭空下降，以为妖异，为恐祸之将及踵也，均惊骇奔窜而祈诸牧师。牧师本亦一无科学知识者，不知气球为何物，乃率众侦视气球之所在，不敢直接前往，乃绕道而行。有顷，村民愈聚愈众，见此庞然大物，无声无臭。初则仅敢远望，继乃逐渐趋近，有胆略壮者，以鸟枪击之。球本含氢气无多，为枪子穿后，氢气即由孔中逸出，球遂顿扁。村民知此怪物之无足惧也，乃争先恐后，群持斧槌农具向球乱击，而以斩余之丝条系于马尾，招摇过市，大声吆喝，如奏凯旋。法政府得此消息，即布文告于全国，谓气球乃近来科学上之新发明，不能殃人祸国、无事滋闹云云。阁南瑟人民乃复安居乐业如常。
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数日后，孟特哥尔飞赴巴黎。彼乃首倡气球之人，自不甘落查尔斯之后。抵巴黎后，制一极大之气球，圆径46英尺，仍以氢为升空之气，至9月19日，于浮萨野王宫内演放之，球下系以一篮，内置羊、鸡、鸭各一，观者除路易十六及其皇后外，王公贵胄莫不毕至。气球离地后，冲霄直上，速率甚大，于8分钟内已横行2英里许，而抵1400英尺之高度。下降后，村人急趋观之，则篮中之鸡犬固无恙也。
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孟特哥尔飞另制一气球，较前更大，容积10万立方英尺，高85英尺，广48英尺。下垂一篮，可以容人。并预置柴薪若干，欲升则多置柴薪于炉内，浓烟入球内，气球即轻；若不加薪，则球内温度减低，气球因而下降。此法诚善矣。但乘气球以升高，在当时实为一破天荒之举。虽孤斯茅曾于百五十年前冒险上行，然其高不过百尺，不能与孟特哥尔飞之气球同日语也。故当选实难其人，欲以罪囚二作为试验品，以为彼等罪在不赦，即死于此役，则与正法同归于尽；若幸而无恙，则彼等且可逃生矣。议未定，时巴黎人有名罗齐尔（Rozier）者，血性男子也，闻此大为不然。谓法人首先发明空中航行，乃法国之荣幸，首先乘气球上升者，将来必可名垂史册，岂可以一二大罪人而当此极名誉之重任乎？遂自荐。有阿兰特伯爵者（Marquis d′ Arlandes），亦冒险家也，愿与罗齐尔同行。伯爵本与罗齐尔有旧，尝相偕乘锭泊气球上升，固患难友也。于1783年11月21日下午2时，二人乘孟特哥尔飞气球上升。于车中并携清水一瓶、小炉一具，水以防不虞，薪以制热气，升至300英尺时，罗齐尔与伯爵向下脱帽为礼，观者大喝彩。二人在车中计共20分钟，时因南风甚竞，故气球飞行5英里，下降于一田家。罗齐尔与伯爵乘车回巴黎，当时欢迎之景象，可想见矣。
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气球之可以携人上升往来空中，安然下降，至此已成为事实。查尔斯乃步孟特哥尔飞制一氢气气球，径27英尺有半，球顶球底各有小孔一，所以备上升时球内压力过大泄出氢气之用。球下系一舟，舟中可容三人，并具寒暑表、气压表等物。盖球中所含系氢气，无须时刻留心，故可观察空气温度、气压及各种境象。舟内又置沙袋，欲上升，则弃沙袋于舟外，欲下降则启球顶之孔，氢气泄出而球即下降矣。查尔斯与罗齐尔于是年腊月朔日，亦往巴黎上升，计在空中为时20多分钟，横行30英里，高至9000尺云。
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天道与人文 飞艇航行之历史(21)
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一览世界文明进化之历史，而叹夫宗教、政治之改良，科学、实业之发达，以及一事一艺之发明，原其初焉，未有不由乎一二有志之士，殚思竭虑，大则牺牲其生命，小亦牺牲其财产、名位、光阴，以卒收有志竟成之效。即以空中航行而论，其所以能有今日之横渡大西洋而无虞远阻，直冲霄汉与天山、昆仑齐高而不患劳疲者，要亦由于少数勇于冒险之士牺牲其光阴、财产、生命之功效欤。
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冒万死一生之险，首先乘气球上升者，为法人罗齐尔。而为空中航行牺牲其生命之第一人，亦厥推罗齐尔。当1785年法人布兰查德（Blanchard）偕美人杰弗里斯（Jeffries）乘气球渡多佛海峡（Strait of Dover），自英国之多佛城飞行至法国之加来（Calais），越广20余海里之海峡而竟告无恙。罗齐尔者，好胜之士也，初不甘居人后。至是乃欲渡多佛海峡，自法而至英，乃特制一气球，氢气与热空气二者兼收并用。初不知氢气之极易于燃烧也，及气球上升，顷刻而后，球内之氢气即为火所燃，而气球遂兆焚如。气豪一世之罗齐尔亦同付之一炬。在地面远望，气球宛如一流星向地面直下。迨其抵地时，适在法国之海滨罗齐尔已焦头烂额，观者唯能收拾其烬余，瘗之以为后世之纪念而已。呜呼！罗齐尔已矣，而后世之受其赐者，岂浅鲜哉？
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气球之发明，虽在18世纪，然其航空事业尚在幼稚时代，至19世纪，而气球之效用乃大著，于是群谋所以改良之策。以气球驾驶天空之缺点有二：（1）但能随风飘扬，不能往来自如，风东则东，风西则西。（2）气球既系球形，其在空气中前行之阻力，必较尖锥形或椭圆形为大。是以改良之策，首在于装置机器于气球之旁，能操纵而左右之，虽遇逆风仍能前进；次则在于变通气球之形式，而减少其在空中前行之阻力。兹二者改良而后，其结果即为今日之飞艇。
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飞艇首见于1852年，是岁法人吉福德（Gifford）制一气球，形似猪腰，而驾驶之以汽机，能上下进退，不惮狂风之吹阻。于是吉福德之名大噪于一时，世人称之曰空中航驶之富尔顿。盖富尔顿者，乃发明陆上用汽机之第一人也。至1884年，法人雷纳（Renard）用电机驾驶一形如雪茄之气球，附以舵及螺旋推转机，能翱翔于空中，任所欲之，飞舞回绕一周，而仍能下降停止于原处。盖至是而飞艇遂成为一航空之利器矣。
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