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天道与人文 四 改造自然
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中国古代在气象学上的成就(1)
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气象学是人类在生产斗争中最迫切、最需要、最基本的一种知识。人们若不能把握寒暑阴晴的规律,无论衣食住行都会发生问题的。远在3000年以前,殷墟甲骨文中,许多卜辞,都为要知道阴晴雨雪而留传下来。积了多年的经验,到周代前半期,我们的祖先已经搜集了许多气象学的经验,播为诗歌,使妇孺统可以传诵。如《诗经》里“相彼雨雪,先集继霰”,就是说冬天下雪以前,必要先飞雪珠。又如“朝于西,崇朝其雨”,意思是说早晨太阳东升时西方看见有虹,不久就要下雨了。到了春秋、战国时期,铁渐渐普遍应用,生产技术和交通工具大有改进,我们天文学和气象学的知识也大大提高。如二十四节气的确定,分至启闭、定期风云的记录,桃李开花、候鸟来往的观察,都在这个时期开始了。《吕氏春秋》、《夏小正》、《礼记·月令》是秦、汉时代的作品,但仍不失为世界上最早讲物候的几本书。从西汉以来我们气候知识逐渐地累积,逐渐地增多,这广大宏富的经验留传下来,在民间成为天气歌词,如“朝霞不出门,暮霞行千里”这类谣谚。到了文人手中,便引入诗章,像苏东坡“三时已断黄梅雨,万里初来舶棹风”这类诗句。中国各地方天气谣谚统是从了解自然现象得来,其数目的众多是世界无双的。过去朱炳海先生已搜集各地方天气歌谣,成为专书,但他所搜集的还不过一部分而已。一般地来说,从西汉以来,我们的气象知识从三方面发展着:(1)观测范围的推广和深入。(2)气象仪器的创造和应用。(3)天气中各项现象的理论解释。在这三方面,我们祖先统有了伟大成就,直到明初,即公元15世纪时代,我们在气象学的认识,许多地方都是超越西洋各国的。
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(1)在《史记·天官书》中,气象和天文是混为一谈的。从西汉以后,关于特殊的气候,如大旱、大水、大寒、霜、雪、冰、雹等记载不但继续增加,而且记录的地域范围也不断扩大,这类记录详略很不一致。在各时代,凡是首都所在地的区域,总特别被重视,如东汉时代的河南,唐朝的关中,南宋时代的两浙,气候记载特别详尽。要从这类记录中来断定东汉到明、清1800年气候变迁是有好多问题的。但若加以适当的处理和选择,仍可作为很有价值的资料。如南宋时代首都在杭州,从高宗绍兴元年(1131)到理宗景定五年(1264)的133年间,有40次杭州晚春下雪的记载。从这记载和近来杭州春间终雪,即是春天最后一次降雪日期相比,我们可以推断在南宋时代春天的降雪期,要比近来延迟两个星期,却和上海的终雪期相接近。这就是说,在12、13世纪的时候,杭州的春天要比现在冷到摄氏表1度之多。在我们的史书上和各地方方志上,古代气候记录的丰富是世界各国所不能比拟的。到明、清二朝,天气的记录更要详细些。北平故宫文献馆里,原藏有北京、江宁、苏州、杭州等地的晴雨录,其中最悠久的是北京的记录,从雍正二年(1724)起到光绪二十九年(1903)凡180年之久,每次下雨雪统记载有日月时辰,可惜没有尺寸。
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(2)在气象仪器方面,雨量器和风信器统是中国人的发明,算年代要比西洋早得多。《后汉书·张衡传》“阳嘉元年(132)张衡造候风地动仪”,后汉书单说地动仪的结构,没有一字提及候风仪是如何样子的。因此有人疑心候风地动仪是一个仪器,其实不然。《三辅黄图》是后汉或魏晋人所著的,书中说:“长安宫南有灵台,高十五仞,上有天仪,张衡所制。又有相风铜乌,过风乃动。”是明明相风铜乌系另一仪器。其制法汉书虽不详,但据《观象玩占》书里说:“凡候风必于高平远畅之地。立五丈竿。于竿首作盘,上作三足乌,两足连上外立,一足系下内转,风来则转,回首向之,乌口衔花,花施则占之。”可知张衡的候风铜乌,和西洋屋顶上的候风鸡相类。西洋的候风鸡,到12世纪时始见于记载,要比张衡候风铜乌的记载迟到1000年。雨量器也是在中国最早应用的宋秦九韶著《数书九章》,其中有一算题,乃关于算雨量器之容积。到明永乐末年(1424),令全国各州县报告雨量多少。当时各县统颁发了雨量器,一直发到朝鲜,朝鲜的文选备考中,有一节讲明朝雨量器的制度,计长1尺5寸,圆径7寸。到清康熙、乾隆年间,陆续颁发雨量器到国内各县和朝鲜。日本人和田雄治先后在大邱、仁川等地,发现乾隆庚寅年(1770)所颁发给朝鲜的雨量器。高1尺,广8寸,并有标尺,以量雨之多少,均黄铜制。这是我们所知道的世界现存最早的雨量器,西洋到17世纪才用雨量器。
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(3)天气歌谣当是气象学上一种感性认识。天气现象要得到合理的解释,必须从感性阶段发展到理性阶段。如毛主席《实践论》所讲的:“必须经过思考作用,将丰富的感觉材料加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的改造制作功夫,造成概念及理论的系统”,这在古代的气象知识上尤其重要。因为在中国古代的封建社会里,皇帝的地位是代天行道的,所以一有水旱灾荒,皇帝便想用祈祷或是旁的作为来改动天时。东汉王充第一个指出这种唯心论的不可靠。他的《论衡·明雩篇》里,举了许多例子。他的结论是:“人不能以行感天,天亦不随行而应人。”雷、电、冰、雹是空中最可恐怖的一种现象,许多人以为空中的雷神或龙王在作怪。王充《论衡》里龙虚、雷虚两篇,完全把这类迷信说穿了,而且他把雷的起因亦说得合乎近代的理论。他说:“雷者太阳之激气也,何以明之,正月阳动,故正月始雷。五月阳盛,故五月雷迅。秋冬阳里,故秋冬雷潜。”王充算是一位唯物主义者,他这种革命主张,应该对于中国科学上建立一种发酵作用,和西洋15世纪时代哥白尼的推翻太阳环绕地球学说一样。可惜他的非难孔孟的议论,不但见忌于封建帝王,而且得罪了当时的士大夫。所以他的学说一直没有被人重视。到了宋朝,气象学上的理论稍稍受到注意。北宋沈括,是很留心天气预告的人。据《梦溪笔谈》里所讲,他的预告天气很精确,受到宋神宗的重视。他出外旅行五更即起,四望星月皎洁,天无片云,才启程前进。到中午以前,即便住下。如此办法很少遇到风暴。到如今四川、贵州各村镇的小客栈门前纸灯上家家写有“未晚先投宿,鸡鸣早看天”的对联,犹是沈括的遗风。沈括解释虹说:“虹,雨中日影也,日照雨,即有之。”可惜他那时不知道有折光反射之理。比沈括稍后,南宋朱熹很留心云雨生成的道理。《朱子语录》说:“气蒸而为雨,如饭甑盖之,其气蒸郁而淋漓。气蒸而为雾,如饭甑不盖,其气散而不收。”这是很浅近的譬喻。一经说破,便觉浅近易知。正如地球绕日,现在妇孺皆知,但以古代那个时候的知识水准,要创立起来这种解释,是不容易的。
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从明初以后我国知识分子受了八股文的劫难和束缚,对于气象学理论上就再没有什么贡献。西洋却在明朝末年,因为伽利略和他的弟子发明了气温表与气压表,再加其他物理学上的重要发现,气象学慢慢建立成为自然科学。
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天道与人文 二十八宿与浑天仪(2)
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我国有二十八宿,印度也有二十八宿。我们若把中国二十八宿和印度二十八宿相比较,知道中国二十八宿距星和印度相同者有角、氐、室、壁、娄、胃、昴、觜、轸九宿。距星虽不同,而同在一个星座者有房、心、尾、箕、斗、危、毕、参、井、鬼、柳十一宿。其距星之不同属于一个星座者,只有亢、牛、女、虚、奎、星、张、翼八个宿。而其中印度却以织女代我们的女宿,河鼓即牛郎代我们的牛宿。从此可以知道,二者是同出于一源的。这二十八宿究竟起源于中国还是起源于印度,从19世纪初叶起,西洋人热烈地辩论了100多年,不得结论。但从中国二十八宿以角宿为带颈的和牛、女两宿的变动看起来,二十八宿的发祥地无疑是在中国。
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二十八宿的全部名称,虽到秦汉时代的《吕氏春秋》、《礼记·月令》、《史记·天官书》、《淮南子》等书里才看到,可是《诗经》里已经有火、箕、斗、定、昴、毕、参、牵牛、织女诸宿之名。大概在周朝初年已经应用二十八宿。到战国中期,楚人甘公、魏人石申,著有《甘石星经》。书中载有128个恒星黄道度数和距北极的度数。从这些数目,可以断定这位置是战国中叶,即公元前三百五六十年所测定。西方古代最著名的恒星表要算托勒玫的恒星表,在公元后2世纪所成,系抄录公元前2世纪伊巴谷观测的结果。其中载有1020个恒星的位置。《甘石星经》所载的星数虽然较少,但观测年代却早了200年,而且精密程度也不相上下。西洋最早的《恒星表》是希腊阿列士太娄和地莫切利司二人合著的,也在《甘石星经》之后七八十年,到了东汉和托勒玫同时的张衡,已知“到中外之宫,常明者百有二十四,可名者三百二十,为星二千五百,而海人占未存焉”。张衡创浑天学说;做浑天仪,立黄赤二道,相交成二十四度;分全球为三百六十五度四分度之一;立南北二极;布置二十八宿及日月五星,以漏水转之。某星始出,某星方中,某星今没,和实际完全一样,其精巧为以前中外所未有。张衡不但对于天文有很好的成就,他还发明了候风地动仪。同时他也是有数的文学家和艺术家。他死后崔瑗为之撰碑说他“数术穷天地,制作侔造化”。无疑地像张衡这样的人,在任何时代、任何国家,统可成为一个凤毛麟角的人物。
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天道与人文 我国东部雨泽下降之主动力(3)
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我国东南季风来自海洋,含充分之水汽,其为雨泽之源,可无疑义。唯此等水汽何由凝结而成雨泽,颇可资研讨,推其原因,必有一种因素,使此气流上升,体积膨胀,温度低降,而所含之水汽乃得凝结为云雨冰雪。上升愈高,速率愈大,则所降之雨泽亦愈多。所以致气流上升之道凡三:曰地形,曰日光辐射,曰风暴;而风暴复有飓与台之别。我国东部各省无绵亘不绝之高山,虽据天台、庐山、泰山、崂山诸测候所之记载,其雨量胜于平地,但此等孤立山峰所成之地形雨,均囿于局部小面积,无关宏旨。日光辐射于地面,使岩石泥土炎热可炙,下层空气与地面相接触,则温度升高,体积膨胀而上腾成对流。由对流作用而使近地面之潮湿空气扶摇直上,因以行云致雨者,是即夏季之热雷雨,以阳历7、8两月为多。
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北京、济南之雷雨集中于夏季6、7、8三个月,至长江流域则春季3、4、5各月雷雨亦渐盛行,至广州则春季雷雨之多,不亚于夏季矣。
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风暴有台风与温带风暴之别。台风源于热带,故称热带风暴,与温带风暴性质不尽相同。台风初由东南趋向西北,入温带后改道由西南趋向东北。温带风暴则概自西向东,或自西南趋东北,或自西北趋东南,鲜有自东趋西者。此二者皆能使地面附近之空气上升,因以腾云致雨,而其种因则不同。温带风暴由于来源不同,温度、速度悬殊之两种空气相遇于一处,结果遂成所谓不连续面,热气流受冷气流之袭击而上升,遂以造成云雨。我国冷气流,冬季来自西伯利亚与蒙古,夏季则取给于东北太平洋。暖气流则渊源于南海,东南季风即挟载暖气流至中国之最重要工具也。闽、粤一带地处南陲,冷气流至此已成强弩之末,故温带风暴鲜有莅止者。长江流域在冬春之交为冷暖气流互相消长之地,故3、4、5、6各月长江流域飓之数亦特多。华北与东北则春、冬、秋各季风暴之数远在长江流域之后,但一交夏令,则飓风反多于长江流域。盖当6、7月之交,东南季风盛行于我国,长驱直入以至蒙古边境,此时冷热空气流交错之处北移,不连续面亦随之以北,华北、东北之雨量乃因以激增。
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台风或热带风暴则起源于赤道左近,北半球之东北信风与南半球之东南信风相汇集而成旋流。此二种气流温度不相上下,故无不连续面存在其间。但因二者风速、风向不相同,故卷成涡流;涡流既生,气压降低,而四方气流群趋之,使中心之气流上升遂成旋风。太平洋中菲律宾群岛之东部,于夏、秋之交,为南北两半球信风交错之处,故是处最易产生台风。台风成立而后,渐向西北移动,由吕宋、琉球、台湾而侵闽、粤、江、浙之沿海。凡其所至吸引附近空气卷入漩涡,而使之上升,酿成滂沱大雨。
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综上所述,足知降于我国各部之雨泽,乃由东南季风自南海挈载而来。然东南季风所含水汽非使其上升则不能酿成云雨。而上升之道或由于山岭之梗阻,或由于日光辐射之吸收,或由于不连续面,或由空中之旋流,因是而有地形雨、雷雨、飓风雨与台风雨之别。在我国东部连绵不绝、嶙峋巍峨之山岭,尚只限于局部,故地形雨不占重要位置。雷雨除华南而外,只限于夏季6、7、8各月。台风雨影响于闽、粤沿海最大,而集中于7、8、9各月。飓风雨则各月皆有,唯华北在冬季因空气干燥,故虽有飓风而无雨;华南则冷气流已成强弩之末,故终年飓风甚鲜;长江流域所受于飓风雨赐者独多,此所以长江流域各月雨量之分配亦较华南、华北为平均也。
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天道与人文 论祈雨禁屠与旱灾(4)
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本年(1926)自入春以来,长江、黄河之下游,以及东北沿海一带,雨量极形缺乏。据上海徐家汇气象台之报告,上海本年雨量之稀少,为34年之所仅见。计自阳历1月至5月,本年合共雨量只抵往年同时期内平均61%。山东、直隶、奉天(今辽宁)各省,亦纷纷以旱灾见告。于是各省当局,先后祈雨禁屠,宛若祈雨禁屠,为救济旱灾之唯一方法。此等愚民政策,若行诸欧、美文明各国,必且被诋为妖妄迷信,为舆论所不容。而在我国,则司空见惯,反若有司所应尽之天职,恬不为怪。夫历史上之习惯,是否应予以盲从;愚夫愚妇之迷信,是否应予以保存,在今日科学昌明之世界,外足以资列强之笑柄,内足以起国人之疑窦,实有讨论之必要也。
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