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中国古人如何认识和测量“湿度”?

发布日期:2019-09-19

了解实验室的人都知道,很多实验室对环境条件都有特殊的要求,比如“恒温恒湿”等。我们用现代技术控制“恒温恒湿”相对比较容易,但是我国古人对湿度是怎么认识、怎么进行把握和测量的呢?
    我国古人对湿度的认识,最初源于对天气现象的认识,如阴、晴、雨、雾等自然现象,这一点在商代甲骨文中就已经有了记载,之后很多史料也多有记载, 如《淮南子·说林训》中曰“山云蒸,柱础润”,意思是说:山中云雾蒸腾,石柱上渗出水气,说明将要下雨。我国古人还通过观察一些物体的物理变化来进一步认识“湿度”,比如东汉时期的《论衡·变动篇》中就指出,“天且雨,蚁蝼徒,丘(蚯)蚓出,琴弦缓,固疾发,此物为天所动之验也”,其中,“琴弦缓”就是说明要下雨时大气湿度增加,这个时候琴弦的张力就会变“缓”,琴弦“缓”了,直接会导致弹奏的音律发生一定改变。《淮南子·本经训》中的记载也可以补充证明这一点,即“风雨之变可以音律知之"。有专家认为中国古人对“弦线”与湿度关系的把握是后来创制“肠线测湿计”的肇始。
    我国古代测量干湿度的需求还源于古人对冬至,夏至的辅助测定。当时冬至和夏至的测定主要依靠土圭观测日影的变化,同时人们还通过验证冬至日和夏至日时的湿度来辅助测定。古人采用“县(悬)土炭”“悬羽与炭”,等以炭测定空气湿度的手段。这一点很多史籍中都有所记载,如《汉杂记》中云,“(冬)至前三日,垂土炭于衡之两端,轻重适均”;又如《淮南子·说山训》有记载,“悬羽与炭,而知燥湿之气”等。通过将土、羽毛、铁(铁是后来采用的,《汉书·李寻传》注解,“《天文志》云‘悬土炭’也,以铁易土耳”)等物质和吸湿能力较强的炭分别等重放在天平的两端,当大气湿度变化时,土、羽毛、铁等物质比炭对湿气的吸附(蒸发)能力差—《淮南子·泰族训》记载,“湿之至也,莫见其形而炭已重矣”—这就引起了天平的失衡而偏转—《淮南子·天文训》中载,“阳气为火,阴气为水,水胜故夏至湿,火胜故冬至燥。燥故炭轻,湿故炭重”—以此让人们较便捷地观察出大气的干湿程度。正如三国孟康在《汉书·李寻传》注中写道,“先冬夏至,悬铁炭于衡各一端,令适停。冬,阳气至,炭仰而铁低。夏,阴气至,炭低而铁仰。以此候二至也。”可见,我国古人的上述做法实际就是一种原始的天平式“湿度计”,它要比国外15、16世纪类似的发明—如天平式羊毛与石头湿度计、肠线式测湿计等—早了1000多年。
    17世纪中期,比利时耶稣会士南怀仁最早将欧洲的湿度计介绍到中国。康熙九年(公元1670年),我国制造了近代意义上的湿度计,由此中国成为最先制造和应用近代湿度计的东亚国家,日本和朝鲜等国使用的近代湿度计最初也都是从中国传入的。


来源:《身边的计量》

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