一、气象学文献

十八世纪气象学文献的发展，可从一些代表性著作得到说明。它们就是克里斯蒂安·沃尔夫、米夏埃尔·克里斯托夫·哈诺夫、路易·科特和约翰·道尔顿的著作。这些著作家完成了一项从十七世纪开始的任务，即把气象学从亚里士多德《气象学》（Meteorologica）的长久影响下解放出来，把它确立为应用物理学的一个基于观察的分支。气象学以往长期来只是占星术的附庸。然而，这个任务的完成已是十八世纪很晚的时候了，这时气象学的论述才开始明显受实际仪器观测结果的影响。在气象学成为科学的一个公认的独立分支，即其规律必须由大气现象的系统观测来确定之前，它经历过一个阶段，其间它只是作为初等气体力学的一部分，枯燥乏味地加以阐述。

克里斯蒂安·沃尔夫（1679—1754）这位哲学家的一篇基本著作，可以作为对气象学作枯燥刻板论述的例子。这篇著作的标题为《大气测量学原理：用几何方法论证空气的一些力和性质》（Aerometriae Elementa，in quibus aliquot Aeris vires ac proprietates juxta methodum Geome trarum demonstrantur）（莱比锡，1709年）。它严格按照数学形式，从定义（例如“大气测量学是测量空气的科学”）、解释性的附注（例如，解释科学、测量和空气的含义）和公理（例如，重物垂直地下压在其下面的物体），到定理（例如，空气的压力在一切方向上起作用，空气的弹性或弹力等于大气上悬体积的重量）和问题（例如，建造一台抽气机）。通篇很少提到实际观测，不过，屈指可数的几个基本实验则是例外。例如，伽利略对空气重量和抽气机性质的观测；托里拆利的水银气压计实验；水和空气的热膨胀；玻义耳定律的证实，等等。论述纯粹气象学问题的章节不多。沃尔夫在书中有一节里提出，风完全是由于大气突发的局域膨胀或收缩造成的，而太阳的热是引起这种平衡失却的主要因素。所提到的各种测量大气广延高度的方法，都基于曙暮光持续时间的估计值（中世纪以来就已知道的一种方法）或者根据将空气密度与地球表面上高度相联系的定律而测取的地平大气压的估计值（马里奥特和哈雷的方法）。沃尔夫的工作不超出仅仅对主要气象仪器的说明，在介绍湿度计和风速计时，他曾提供了相当详尽的细节以及插图。为了测量湿度，他建议制作一种这样的湿度计，它是一根长长的大麻纤维，一端固定在墙上，水平地沿墙通过一个固定在墙上的滑轮。它在自由端承接一个重物，藉之保持绷紧。空气湿度变化引起大麻纤维膨胀和收缩，而这使滑轮沿一个或另一个方向转过一定角度，由一个装在滑轮上面、在一个刻度盘上转动的指针来指示。沃尔夫还描述了一种有趣的风速计。风驱动一个小风车，后者的轴藉一个蜗杆转动一个嵌齿轮。这个嵌齿轮上装有一根摇臂，其远端固定一个重物。当这仪器不用时，这摇臂垂直下悬。当风力转动嵌齿轮和摇臂时，这重物被提起；但是，它产生逐渐增大的阻力，抵抗提升，而当它对嵌齿轮的力偶等于风力作用于螺丝所产生的力偶时，这整个机构于是便处于停顿。嵌齿轮在如此达到静止之前所转过的角度便测量了风力；它由一个指针指示，后者装在嵌齿轮上，在仪器外壳上的一个度盘上转动。抽气机的说明附有插图；还证明了，当泵以n次冲程把容器部分地抽空时，容器中剩余空气的数量同原始数量之比，等于容器容量的n次幂同容器和汽缸总容量的n次幂之比。

沃尔夫死后，米夏埃尔·克里斯托夫·哈诺夫在他的《自然哲学或物理学教义》（Philosophia Naturalis sive Physica Dogmatica）（马格德堡哈雷，1762—1768年）中继续阐发了克里斯蒂安·沃尔夫的自然哲学体系。不过，在这部著作中，气象学享有了更大的独立性。哈诺夫将此四卷书中的第二卷全部用来论述了“大气学和水理学”。

首先研讨了纯粹空气的性质，纯粹空气是从通常荷载它的空气中分离出来的。除了详尽论述了气体力学和风动工具之外，还专门阐述了风。风的成因被说成是大气平衡遭破坏，而破坏的原因举例说来有局域的排气、吸收或者热膨胀，它们都造成周围空气流入。风的功能包括：驱散恶浊空气；调和冷热；散布出和关系到土壤肥力的蒸汽；促进潮湿地面的蒸发；便利航行；以及驱动风车。至于风的测量，哈诺夫描述了他自己比较风力的尝试。他在露天放置一系列各种长度的旗帜，注意风的强度足以正好把哪面旗帜吹得飘成水平。或者，他只用一面旗帜，它荷载各种不同的重物；或者，测量一根带有一小铅块作为重物的马鬃的偏转。他用这种方法把风力区分为8级。同纯粹空气不同，地球大气是蒸气和发散物的“仓库”，它像海绵一样地吸收它们，而它们的恰当分布确保了土壤的肥沃。大气的这种吸收活性似乎是根据同磁的类比来认识的，因而空气粒子被认为赋有吸收极，得以结合起来形成顽磁链。大气分成三个区域，它们按离地球中心的距离依次为：（1）约414英里厚的一层，从最深深渊到最高山岳的巅峰；（2）约512英里厚的中间层，太阳光被这个区域反射而形成曙暮光；和（3）约50英里厚的上层，它是极光发生的地方，只有最精微的发散物才到达那里。大气现象分为两类：以太的和水的。以太的大气现象是那些发出光和热的现象（它们的媒介物被认为是以太），它们包括（通常由于发散物结合而产生）流星、磷火、极光、晕、幻日、天空的赋色；还有虹霓（按照牛顿的解释）和雷暴（看做为亚硝硫同水蒸气混合而发生的爆炸）。水的大气现象可以是液态的或者冻结态的；液态的那类可以是气态的（云、雾等等）或者凝结的（雨、露等等）；冻结态的可以是白霜（冻结在物体上的蒸气），或者雪（冻结在空气中的蒸气）。在关于水理学的部分，按传统方式讨论了湖泊、河流、矿泉等等；海洋据称从一开始就创造盐；潮汐的成因解释为地球旋转破坏了以太平衡。

佩尔·路易·科特（1740—1815）的《论气象学》（Traité de Météorologie）在科学院的赞助下于1774年在巴黎出版。科特是巴黎附近蒙莫朗西教区的牧师。他是卢梭的朋友。他是科学院的通讯院士，在写作这部专著时大量引用科学院的备忘录，这是第一部基于观测的教科书。这部巨著分成五册，而且书中首先用其导论部分论述法国气象观测的历史，科特对定期观测至少追溯到1666年科学院成立的时候。马里奥特和皮卡尔是这门学科的先驱，莫林三十多年如一日地精确记载气象日志。从1688年起，科学院从不间断地让一名院士保存一份定期记录。列奥弥尔在改良了温度计之后，于1733和1740年间组织进行了全世界范围的测温观察。梅朗编制了几年北极光出现的表。许多外国通讯院士也寄来报告，它们不时发表在《外国学者报告汇编》（Recueil des Mémoires des Savans Etrangers）上。除了这种纯粹气象记载之外，还有别的记载，例如杜阿梅尔从1741年起一直作的关于天气同植物现象关系的记载，以及马卢安在1746和1754年间作的旨在弄清各种天气如何影响某些疾病疗程的记载。科特利用了所有这些记载和许多其他记载（印刷品或者手稿）；他自己也是一个热诚而又经验丰富的观测者。他认为，观察资料的收集可以服务于农业和医学，并且是建立科学气象学的一个必不可少的准备，他期望这门科学有朝一日将会兴起。他承认，大气现象似乎十分紊乱，但它们或许并不像看上去那样紊乱；仔细的、持之以恒的观测可能发现规则性。

科特论著的第一册论述大气（它的组成、高度和压强，它的冷热变迁及其电性质）和各种大气现象。它们分为四类：（i）气的（风和海龙卷）；（ii）水的（露、雾、雨，等等）；（iii）火的（雷和电闪、圣埃耳莫火 ^[1] 、鬼火、地震，等等）；和（iv）光的（虹霓、幻日、极光，等等）。书中介绍了当时流行的关于这些现象的各种主要解释。第二册论述气象仪器，回顾了它们的历史，说明了各主要类型仪器的正确制造方法，指出了每种仪器的特殊缺陷。详尽程度不一地介绍了大约二十五种温度计；其他章节论述气压计（应用于测量高度）、湿度计（科特认为它还有严重缺陷，不适合科学应用）、风速计、雨量计、指南针和静电计。配有许多图版。第三册有十五张气象学、植物学和人口统计学方面的表，其中有许多表都基于科学院所积累的记载。这些表分别表明：（i）1699到1770年每年在巴黎观测到的最高温度和最低温度（按列奥弥尔温标）；（ii）在一天和一年的不同时候、在不同深度的海水中测量的海面温度，并同海底温度作比较；（iii）1699—1770年巴黎的气压计的最大和最小读数；（iv）1748—1770年的常见风和常见天气；（v）1689—1754年巴黎的年降雨量；（vi）巴黎和西欧其他城镇年降雨量的比较；（vii）从1580到1770年巴黎指南针的变化；（Ⅷ）从1716到1734年极光显现的逐月记录，附有一些上溯到公元500年的早期数据；（ix）载明前面各个表的平均值的一览表；（x）1741—1770年间各种果树和作物开花或成熟的日期；（xi）同一时期里，燕子来去的日期，夜莺和杜鹃开始啼鸣的日期，某些昆虫出现的日期；（xii）1748—1770年间每年四月—六月辐照在大地上的热量总和（日平均温度相加而成），它们按冷热和干湿分类；（xiii）一年中每天的平均冷热程度；（xiv）从1701到1770年蒙莫朗西（科特的教区）每年出生、结婚和丧葬（区分性别）的人数；（xv）这些年里取的每十二个月这些人数的总和。第四册（科特认为，它是整部著作的核心部分）详细讨论了这些表中所载的结果，并从中引出一些结论。这一册分成三个部分：物理气象学部分、植物气象学部分和医学气象学部分。这些内容的实质可从这里讨论的几点得到说明。科特表明，最高温度在许多年里的平均值之超过冰点，大约四倍于最低温度平均值之低于冰点。一年中最热和最冷滞后于夏至和冬至约四十天；同样，一天中最热和最冷分别发生在午后三小时和午夜后三小时左右的时候。科特比较了全世界的温度数据之后，产生一个印象，觉得无论赤道还是北极圈，夏天炎热程度到处都差不多，然而在热带热保持比较均匀，那里居民经受的温差不怎么强烈。并且，赤道地区对热感觉到比较难忍，因为日晒的热在人身上积聚起来。科特不相信气压计可以作为预报天气的仪器，尽管他给出了一些规则，认为它们像可以预期的那样可靠。他认为，在相隔很远地方的气压计读数经过校正后显得相当一致；他发觉，至少在热带，气压计的读数表现出同月相有一定联系。他认为风是引起天气变化的主要因素。还讨论了用其他仪器得到的结果，这一部分最后是一些寄自法国和外国（例如墨西哥、魁北克、维尔纳、好望角等等）某些观测站的精选观测资料。在植物学部分，科特试图确立气象条件和地上水果生长之间的关系。然而，他认识到，决定因素非常多，因此，他无法保证他的结论绝对正确。在用一章讨论了汁液在植物中的运动，另用一章讨论了各种土壤之后，他转而考虑了各种天气对小麦、黑麦、燕麦、大麦、干草以及一般饲料、果树和葡萄树的生长的影响。他希望，这种研究能使农夫得以保护作物，抵御有害天气，并给博物学家以启示，让他们找出常见植物病的原因和可能疗法。记下了许多细小的观察，在可能的地方还作了概括，但是都没有太大的科学价值，虽然这样重新强调观察，是有重要意义的。接着，考察了各种候鸟（它们的迁徙被归因于觅食而不是温度变化）；农业上有重要意义的昆虫；最后，那些决定一年四季河流高度的环境条件。第三部分（它几乎完全根据马卢安的工作）研讨各个影响健康和疾病的因素，包括大气的压强、湿度、温度和成分、风、食物和水、气候和生活方式。自然，如此试图把某些疾病归因于某些这类因素，是没有多大意义的。这一册最后考察了已在第三册里列表的蒙莫朗西的人口动态统计。第五册根据科特自己的经验，说明了怎样进行气象观测，特别提到观测者的理想品质（他最好是医生）、气象台的最佳台址、仪器的选择、仪器使用的注意事项和记录与总结观测资料的最佳方法。科特举例给出了他自己记录的1771年观测资料，包括蒙莫朗西那年一份关于物理学、植物学、医学和人口统计的概要。

科特感到，有必要给他的巨著增补1788年在巴黎发表的两大卷《气象学研究报告集》（Mémoires sur la Météorologie）。这期间，他成为拉昂大教堂牧师会成员和Mannheimer Gesellscaft〔曼海姆学会〕会员。许多因素激发了他对气象学发生广泛兴趣。这些因素包括：巴黎的Société Royale de Médicine〔皇家医学会〕（科特同它关系密切）的会员成分和气象学活动；Natuuren Geneeskundige Correspondentie Societeit〔自然和人文科学通信学会〕在海牙建立（科特同该会备忘录编者J.H.范·斯温登保持友好的通信联系）；以及德·吕克关于仪器的重要著作于1772年发表（它问世很晚，科特在写作他早先的论著时没能大量利用）。科特的报告集论述了许多问题，包括：制定观测的最佳方法；大气冷热的原因；月球是否影响植物（回答是肯定的）；植物因缺乏光而枯萎；大气电对天气和植物的影响；关于水蒸发速率的实验；湿度计的改良及其各种型式的性能的比较；德·吕克和其他同时代专家研制的各种气象仪器在结构和正确使用方面的众多技术细节，等等。这部报告集最后部分是全世界观测站作的观测的摘要和综述（占420页左右）。科特是个多产著作家，给同他有联系的各个学术会社的备忘录提供过许多气象学文稿。

气象学理论和思辨从属于系统观测要求，是十八世纪下半期的特征。这在化学家约翰·道尔顿的《气象学观测和论说》（Meteorological Observations and Essays）中也可看到。这本书出版于1793年，由两部分组成，第一部分论述仪器和观测，第二部分包括八篇比较思辨性的论文。

在前一部分中，道尔顿说明了常用气象仪器的制作，并简要叙述了它们的工作原理。比较有意义的是一些表，它们概述了道尔顿自己在肯达尔和他的朋友彼得·克罗思韦特在凯齐克于1788—1792年间定期作的观测，所观测的有气压高度、温度、湿度、降雨量、风向和风力。书中还从《哲学学报》引用了这个时期部分时间在伦敦作的观测，并进行比较。这种比较表明，在这三个站上，气压读数的最大值和最小值都发生在同样或者非常接近的日期。道尔顿专门研究了井水温度的季节变动，表明如果井很深，这些变动便很小。他用一根六码长的肠线作为湿度计，它一端固定在一根钉子上，通过一个滑轮，由一个小重物绷紧，此重物随空气湿度变化而升降，而这升降由邻近的标尺测量。该书这一部分讨论的其他问题中，包括克罗思韦特对云的高度的观测。他在历时五年期间用一架望远镜一日早中晚三次测量这些高度，以斯基道山坡上的里程碑作为标尺，这些碑相对德温特湖水面的高度以往业已确定。克罗思韦特的表表明了，一年十二个月的每个月里，在湖面上0—100码、100—200码……900—1000码、1000码—1050码（斯基道山的估计高度）等高度上看到云的次数，以及云升至高巅之上的次数。这些观测并未证实通常的猜测，即云的高度随气压升降。其他几章记叙了肯达尔邻近区域中发生的雷暴和雹暴，一次雷暴的持续时间有时按闪光和雷鸣间的时间间隔计算。据发现，一个月中雷暴的次数在七月份最大。此外，还有1788—1792年间关于下述各项的记载。肯达尔和凯齐克两地风的相对频度（刮自地平线上八个不同地点）；一年第一次和最后一次降雪及第一次白霜的日期；北极光（说明每次显现的独特之点和发生时月球的月龄）；以及在平静的天气里那扰动德温特湖的神秘“水底风”的出现。

道尔顿书后的论文部分中，第一篇论述大气、它的组成、温度和广度，以及一些加工过的例子，说明怎样用气压计测定山的高度。在第二篇论述风的论文中，道尔顿正确地表明，信风的性质乃空气在热带的自然循环所使然，像下述事实所决定的那样：地球的表面在不同纬度上以不同速度向东运动。乔治·哈德利早在1735年就作出了这个解释，道尔顿在他写序言时提到了这一点，而他也只是在那时才知道。道尔顿把所观测到的风的循环看做为地球旋转的证据，并认为，这循环合乎天意地适合于促进空气流的必然混合和人类的交往。第三篇文章讨论种种关于气压高度变化原因的流行猜测。道尔顿考察了下述种种关于这原因的见解：相向风碰撞；冷空气流入而引起冷凝；向上或向下吹的风；导致空气密度局部变动，因而也导致空气平均高度和离心倾向局部变动的加热和冷却；等等。但是，他只是摒弃了这些见解。他自己的观点是，气压变动是下层大气密度变化引起的，而这密度变化的原因是由于湿空气流入干空气或干空气流入湿空气而造成的空气湿度变化。在温带，这种空气流入必定是常有的，因此那里的气压最不稳定。关于热的问题（第四篇文章），道尔顿指出，他“没有任何新东西可以提供”；他关于蒸发的文章（第六篇）无足轻重。第五篇文章说明理查德·柯万的一些计算，据说它们给出了每5°纬度（在理想条件下）的年平均温度，表明了这平均温度实际上怎样随高度和离海岸距离变化。第七篇文章论述气压高度和降雨机遇之间的关系。道尔顿根据自己记录的观测得出下述几个结论：“第一，气压高出其年平均水平越多，雨降得越少。第二，气压低于其年平均水平越厉害，雨降得越多，直到它降低到某个值，此后降雨便又见减少。”道尔顿的第八篇也是最后一篇文章，包含一些关于北极光的精细观测，以及一些关于北极光本性的相当大胆的猜测。道尔顿习惯于用经纬仪测量极光拱形的顶的向位和地平纬度；根据他同时在肯达尔和凯齐克进行这种测量所得的一些结果，他估算出这现象发生在离地球表面约150英里高的地方。他发现，极光拱形乃关于磁子午圈为对称，当出现极光时，磁针受到扰动。在记叙1792年10月13日的极光显现时，道尔顿写道：“当在户外调节经纬仪，而其指示静止时，接着一定会发现，指针精确地指向北方同心拱形的中央。很快，一个巨大的拱形形成，它非常明显地分成两个相似部分（以磁子午圈平面为界），令人觉得这情景绝非偶然……这时光束全都与磁倾针平行……这样的推论……是必不可免地要作出的：制导光线的不是重力，而是地磁。以前在极光显现时观测到的磁倾针扰动，看来令人对此结论深信无疑。”这里道尔顿又发现（像他在序言中所承认的），他的思想前人已经提出过，这次是哈雷。在给出为恰当解释极光现象所必需的观察命题之后，道尔顿便着手较详细地描述这些现象。至于它们的成因，“我几乎毫不怀疑地认为，北极光的光以及流星和更宏大的大气现象的光，纯粹是电光，这些现象中毫无燃烧的踪影。”道尔顿认为，电沿其行进的极光光线乃由带铁性质的一种弹性流体组成，因为没有任何别的东西可以认为显现磁性。

同严肃的气象学教科书和观测记录一起流传下来的，还有许多短时的文献，它们是些小册子，描述特殊的大气状况，尤其发生灾害或奇观的时候，例如风暴、洪水、“血雨”、冰冻等等。这些小册子（它们有时用韵文）所以令人感兴趣，常常是因为它们保留了关于变化莫测的天气的描述，而这些并不见诸别的记载。作为这类小册子的典型，有一些记叙了在冻结的泰晤士河上举行的“冰上集市”，其中有一次的日期是1740年。自宗教改革运动以后，这类偶见的文献大都是从一种神学立场出发来写的。它们主要是些印刷的讲道。这些讲道是为了结合经文解释最近的奇迹和灾祸，把它们说成是上帝力量的象征或者是召唤人们忏悔。例如，流传下来的有一次讲道，是布莱科尔博士就“最近发生的可怖的暴风雨”，于一个斋戒日（1704年1月19日）在圣保罗大教堂布讲的，援引的短文（《路加福音》第13章4、5）讲述了西罗亚塔的倒坍。这类讲道常常补充它们所纪念的那些事件的目击者的说明；还提到当地过去发生过的类似事件。暴风雨期间使用的祈祷书也有流传下来的，其中有些旨在解释这些事件的起因。这种从一种神学立场出发来论述自然现象的倾向，在十八世纪为威廉·德勒姆的两本书《物理神学》（Physico-Theology）和《天文神学》（Astro-Theology）所证实，它们被迻译成多种欧洲语言，引起了一大批取这类名字的书问世，如《雷神学》（Bronto-Theology）、《雪神学》（Chiono-Theology）、《水神学》（Hydro-Theology）、《火神学》（Pyro-Theology），等等。

（参见 G.Hellmann：Beiträge zur Geschichte der Meteorologie，Berlin，1914，等等。）