風(fēng)言風(fēng)語之——測風(fēng)史話/風(fēng)速傳感器

前文我們探討了古今對(duì)風(fēng)的認(rèn)知和基本概念，本文再聊聊古今測風(fēng)技術(shù)的歷史演變！

我們知道，風(fēng)不僅有強(qiáng)弱大小，也是有方向性的。從定性到定量測試，同樣經(jīng)歷了漫長的歷史演變過程，也是測風(fēng)科學(xué)儀器發(fā)展典型的歷史寫照。

最早關(guān)于古人測風(fēng)的記載同可追溯到商代。甲骨文中記載了一種簡單的“風(fēng)向儀"，稱為“伣"qiàn，是在一根風(fēng)竿上系上布帛或者長羽的較簡單的“示風(fēng)器"。也有在風(fēng)竿上系一個(gè)鈴鐺，設(shè)有專人實(shí)時(shí)監(jiān)看伣被吹動(dòng)的方向，以此來報(bào)風(fēng)向。

據(jù)相關(guān)考證，西漢時(shí)期出現(xiàn)了對(duì)“綄"huán這種風(fēng)向器的記載。據(jù)《淮南子》敘目上記載：辟若綄（伣）之候風(fēng)也，無須臾之間定矣。綄，候風(fēng)者，楚人謂之五兩。綄是一種羽毛或飾帶，在伣的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重量的統(tǒng)一，將重量定為五兩，便于不同地方對(duì)風(fēng)力和風(fēng)向進(jìn)行比較。因此，綄比伣在風(fēng)的觀測上更加精密，是我國測風(fēng)技術(shù)的一大進(jìn)步。

秦漢時(shí)期，又出現(xiàn)了銅鳳凰，還是那只大鳥！這是一種比綄更先進(jìn)的測風(fēng)儀器。銅鳳凰主要安裝在漢武帝建章宮上，在魏晉時(shí)期的《三輔黃圖》卷二《建章宮》中有詳細(xì)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(fēng)闕，高二十五丈，乘高以遠(yuǎn)望，又于宮門北起園闕，高二十五丈，上有銅鳳凰。

西漢末年，出現(xiàn)了另外一種測風(fēng)儀器，叫做“相風(fēng)鳥"。由于“鳳凰"在體型上相對(duì)龐大笨重，而鳥相對(duì)于鳳凰而言，除了更加輕便外，也同時(shí)具有與鳳凰一樣的神話色彩，因此相風(fēng)鳥逐漸取代了銅鳳凰。

東漢時(shí)期，出現(xiàn)了“相風(fēng)銅烏"。這是一種銅質(zhì)的、形狀像烏鴉一樣的測風(fēng)器，裝設(shè)在長安西北郊觀測天文氣象的“靈臺(tái)"上?！豆沤駡D書集成》有記載：東漢張衡制相風(fēng)銅烏，置之于長安宮南靈臺(tái)之上。

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

古代國外那些測風(fēng)“神器"

歐洲的“候風(fēng)雞"與相風(fēng)銅鳥類似，但其直到12世紀(jì)時(shí)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(fēng)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，人們通過觀測雞首的方向來判斷風(fēng)的方向。它與現(xiàn)在的風(fēng)向標(biāo)原理相似，但是候風(fēng)雞只能觀測到風(fēng)的大致方向，而不能以度數(shù)來表示精確的方向。

西方屋頂上常見的風(fēng)信雞

歐洲文藝復(fù)興和哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸，極大促進(jìn)了海上貿(mào)易的發(fā)展，氣象相關(guān)需求愈發(fā)強(qiáng)烈，逐漸出現(xiàn)了方便海上航行的測風(fēng)儀器。這時(shí)的測風(fēng)儀器不僅能夠測量風(fēng)向，還能測量風(fēng)速。公元1450年，利昂·阿爾貝蒂發(fā)明了第一臺(tái)風(fēng)速計(jì)。

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

工業(yè)革命的到來推動(dòng)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(xué)家、物理學(xué)家羅賓遜在休厄爾（Von Whewell）所創(chuàng)風(fēng)速表的基礎(chǔ)上發(fā)明制造了轉(zhuǎn)杯式風(fēng)速儀。

此后，各種更加精確的測風(fēng)儀器被發(fā)明出來并廣泛應(yīng)用于世界各地的氣象觀測站中，為推動(dòng)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(fēng)儀器，逐步在多領(lǐng)域替代機(jī)械測試設(shè)備，占了主流。但經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的機(jī)械式測風(fēng)儀器當(dāng)前依然在廣泛應(yīng)用。關(guān)于現(xiàn)代測風(fēng)儀器下文再詳細(xì)討論。

以上測風(fēng)儀器的歷史演變，多少有點(diǎn)讓我們惋惜，從早期千年到一度被甩開數(shù)百年。當(dāng)然落后的不光是測風(fēng)儀器，在其它多個(gè)領(lǐng)域科學(xué)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(jìn)入電氣化時(shí)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(xué)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(lǐng)域已經(jīng)打破壟斷，實(shí)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(xué)儀器發(fā)展未來可期！