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雨量計(jì)的發(fā)展歷程

來(lái)源:北京博普特科技有限公司   2012年03月16日 16:17  

早在遠(yuǎn)古時(shí)期,人們是以狩獵為主,用自制的木頭和石材武器,捕捉動(dòng)物,養(yǎng)育后代。慢慢的,他們循矩天色、風(fēng)向、風(fēng)速和地上各種動(dòng)物的腳印、痕跡來(lái)尋找獵物。

到了農(nóng)耕時(shí)期,飼養(yǎng)動(dòng)物以及糧食作物的種植,逐漸替代了大部分的野外狩獵。風(fēng)調(diào)雨順的時(shí)候,總是糧谷滿倉(cāng),牛羊成群。而到了暴風(fēng)雨等洪澇天氣時(shí),人民饑寒交迫,只能背井離鄉(xiāng)。人們開始特別關(guān)注雨水和洪澇的天氣變化。生活中,他們體會(huì)到了降水對(duì)他們生活的重大影響。為了能夠提前躲避大自然的災(zāi)害,一部分人開始嘗試觀察風(fēng)云變化。用zui原始的方法測(cè)量雨量的大小,了解天氣,積累經(jīng)驗(yàn)。公元前1000年的周朝初年,史書“小史掌邦國(guó)之志”之中,就有記載天下的旱澇情況。公元前7世紀(jì),春秋時(shí)期杰出的政治家,的軍事家管仲,在輔佐齊桓公治理國(guó)家的時(shí)候,曾經(jīng)用地下水位來(lái)確定旱澇等級(jí)。公元前3世紀(jì)的秦王朝,朝廷為了掌握各地的旱澇情況,制定了要求全國(guó)各地上報(bào)雨澤的制度。規(guī)定郡縣必須向上上報(bào)雨情。史書《睡虎山秦墓竹筒 秦律十八種 田律》,對(duì)此有詳細(xì)的記載。

秦朝之后,暴雨制在各個(gè)朝代得以延續(xù),并逐步規(guī)范為按雨水不足,雨水過(guò)多,雨水事宜三個(gè)等級(jí),到了1247年,宋代數(shù)學(xué)家秦九韶,開始研究雨量的計(jì)算。在他撰寫的《數(shù)書九章》中,列舉了“天池測(cè)雨”“圓翟測(cè)雨”等。2道計(jì)算雨量的數(shù)學(xué)題,根據(jù)測(cè)雨器的多少來(lái)計(jì)算。 地面的降雨量,題曰“圓瞿”“天池”都是當(dāng)時(shí)的量雨工具。雖然這些量雨器只是一般的盛水容器,不盡完善,但它可以算得上是雨量器的雛形。秦九韶在計(jì)算“天池測(cè)雨”時(shí),用了“平地得雨之?dāng)?shù)”來(lái)度量雨水,在算題中肯定了要計(jì)算的單位是將雨水折合成平地雨量,這是很有價(jià)值的思想,非常符合現(xiàn)代的雨量概念。他的計(jì)算方法可以算得上是世界上zui早的雨量計(jì)算方法。為今后的雨量測(cè)定奠定了理論的基礎(chǔ)。

中國(guó)具有長(zhǎng)期上報(bào)雨澤的實(shí)踐,有完備的觀測(cè),計(jì)算雨量的理論。但是,測(cè)雨所用的都是些日常使用的一般容器,沒(méi)有制造出的統(tǒng)一的雨量器。氣象歷*zui早的雨量定量測(cè)量?jī)x器-雨量計(jì),卻是由當(dāng)時(shí)弱小的朝鮮國(guó)發(fā)明的,朝鮮王朝的第四位國(guó)王世宗,是一位熱愛科學(xué)的君主。對(duì)農(nóng)民的生產(chǎn)生活非常關(guān)心。據(jù)史記載,朝鮮引進(jìn)了中國(guó)上雨澤,測(cè)雨量的方法,并下令研制雨量器。公元1441年,朝鮮發(fā)明了世界zui早的圓筒形雨量器。在朝鮮《世宗實(shí)錄》卷九三,卷九六上。記有1441年申報(bào)制作雨量器的文件。當(dāng)年他們?cè)囍朴炅科鏖L(zhǎng)二尺,徑八寸,鐵質(zhì),安置在書云觀臺(tái)上受雨,后來(lái)推廣到了全國(guó)。并要求各地以直尺測(cè)量雨的深淺,上報(bào)世宗國(guó)王。1442年,他們正是制造了同意規(guī)格的銅制雨量器,高一尺五寸,圓徑七寸。分發(fā)到雨澤網(wǎng)使用。這也是世界zui早使用統(tǒng)一雨量器的降水監(jiān)測(cè)網(wǎng)。同年,陣雨標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格也在朝鮮頒布。

西方zui早關(guān)注雨水測(cè)量的是意大利數(shù)學(xué)家。伽斯托利,他是伽利略的好朋友。1639年在羅馬大學(xué)任教時(shí),他寫信給伽利略,說(shuō)他曾經(jīng)用一個(gè)圓筒形玻璃容器來(lái)接雨水??粗晁谄鲀?nèi)上升。而真正推動(dòng)雨量計(jì)發(fā)展的是英國(guó)人,大約在1691年,英國(guó)建筑設(shè)計(jì)師格瑞斯?jié)h.列恩設(shè)計(jì)制作了利用標(biāo)準(zhǔn)稱錘來(lái)度量手機(jī)雨水的儀器。它的原理與我們今天使用的翻斗式雨量計(jì)非常相象。可惜我們沒(méi)能找到它的原始圖片。1695年,的英國(guó)物理學(xué)家胡克.羅伯特,成功設(shè)計(jì)了翻斗式自記雨量計(jì)。它是一個(gè)玻璃漏斗,安裝在一個(gè)木架上,漏斗的下端伸進(jìn)一個(gè)較大的容器內(nèi)。在漏斗上,有2根繩子將它牢牢地固定在木架上。以防被風(fēng)吹動(dòng),所收集到的雨水用秤稱量。翻斗式雨量計(jì)一直沿用至今,它的設(shè)計(jì)理念也體現(xiàn)在當(dāng)今的自動(dòng)雨量計(jì)上。在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),人們很難尋找到18世紀(jì)之前的雨量資料,但年是誰(shuí)用什么標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)量雨量以及關(guān)于雨量的詳細(xì)記錄。直到人們發(fā)現(xiàn)了美國(guó)科學(xué)家,本杰明.富蘭克林的氣象記錄手稿,的科學(xué)家本杰明.富蘭克林不僅以諸多的發(fā)明*,而且他從1726年開始對(duì)反映天氣的溫度,雨量,風(fēng)等要素進(jìn)行了詳細(xì)的記錄,一直持續(xù)了60多年,給后來(lái)的研究者們留下了珍貴的歷史記錄。

與現(xiàn)代雨量計(jì)zui相像的儀器是1722年,由英國(guó)人霍斯利制造的,他用一個(gè)漏斗把雨水收集在一個(gè)玻璃量筒中,只有觀看量筒上的刻度,雨量一目了然,省去了稱量雨水的麻煩。霍斯利被譽(yù)為是現(xiàn)代雨量計(jì)之父,他確立的雨量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一直沿用至今。1723年,英國(guó)*學(xué)會(huì)秘書朱林,組織國(guó)內(nèi)外的一些地方按照規(guī)定的雨量筒進(jìn)行觀測(cè),并將資料集中到英國(guó),繪制成雨量直線。這是西方的*個(gè)雨澤網(wǎng)。也是世界*個(gè)雨量網(wǎng)。后來(lái),經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀(jì)科學(xué)家的不斷改進(jìn),又出現(xiàn)了許多其他種類的雨量計(jì),并且逐步向雨量自動(dòng)記錄的方向發(fā)展。其中zui常用的便是虹吸管雨量計(jì),它又一個(gè)承雨筒,里面裝一個(gè)浮筒,浮筒會(huì)隨著承雨筒中水面的升降而上下移動(dòng)。同時(shí),它還有一個(gè)裝時(shí)鐘的鐘筒,當(dāng)時(shí)鐘走動(dòng)時(shí),鐘筒就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。這樣,按在中筒外面的一張自記紙上。就會(huì)記錄下一條降雨量曲線。雨量大,線條就上升。雨量小,它就下降。有了這種儀器,人們就可以很方便地從這些曲線上了解任何一段時(shí)間內(nèi)的總雨量和其他數(shù)據(jù)了。

目前,現(xiàn)在的雨量計(jì)生產(chǎn)廠家都在盡量將雨量計(jì)做得更小巧,操作更簡(jiǎn)單、方便。翻斗式雨量計(jì)漸漸也浮現(xiàn)出了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸,顯示器和翻斗杯分體式的。比較有代表性的是德國(guó)生產(chǎn)的雨量計(jì)36010,體積小巧,分體式無(wú)線傳輸,具有記錄功能,并且?guī)в惺覂?nèi)室外溫度記錄功能。

雨量計(jì)的發(fā)明和完善,傾注了先輩們的大量智慧和心血。在氣象學(xué)的發(fā)展史中經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)而艱苦的過(guò)程。從遠(yuǎn)古時(shí)期的“天地測(cè)雨”,到現(xiàn)代化的全自動(dòng)的降水測(cè)量,每一個(gè)進(jìn)步,都是為氣象學(xué)的發(fā)展,帶來(lái)了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

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