風言風語之二——測風史話/風速傳感器

風言風語之二——測風史話/風速傳感器

前文我們探討了古今對風的認知和基本概念，本文再聊聊古今測風技術的歷史演變！

我們知道，風不僅有強弱大小，也是有方向性的。從定性到定量測試，同樣經歷了漫長的歷史演變過程，也是測風科學儀器發展典型的歷史寫照。

最早關于古人測風的記載同可追溯到商代。甲骨文中記載了一種簡單的“風向儀"，稱為“伣"qiàn，是在一根風竿上系上布帛或者長羽的較簡單的“示風器"。也有在風竿上系一個鈴鐺，設有專人實時監看伣被吹動的方向，以此來報風向。

據相關考證，西漢時期出現了對“綄"huán這種風向器的記載。據《淮南子》敘目上記載：辟若綄（伣）之候風也，無須臾之間定矣。綄，候風者，楚人謂之五兩。綄是一種羽毛或飾帶，在伣的基礎上進行了重量的統一，將重量定為五兩，便于不同地方對風力和風向進行比較。因此，綄比伣在風的觀測上更加精密，是我國測風技術的一大進步。

秦漢時期，又出現了銅鳳凰，還是那只大鳥！這是一種比綄更先進的測風儀器。銅鳳凰主要安裝在漢武帝建章宮上，在魏晉時期的《三輔黃圖》卷二《建章宮》中有詳細記載：漢武帝太初元年作建章宮，建章周回（圍）三十里，東起別風闕，高二十五丈，乘高以遠望，又于宮門北起園闕，高二十五丈，上有銅鳳凰。

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

東漢時期，出現了“相風銅烏"。這是一種銅質的、形狀像烏鴉一樣的測風器，裝設在長安西北郊觀測天文氣象的“靈臺"上。《古今圖書集成》有記載：東漢張衡制相風銅烏，置之于長安宮南靈臺之上。

到了唐代，人們開始使用結構更加簡單、移動更加方便的測風器——羽占。它是由伣等發展而來的，在《乙巳占》中有關于羽占的記載：常住安居，宜用烏候；軍旅權設，宜用羽占。

古代國外那些測風“神器"

歐洲的“候風雞"與相風銅鳥類似，但其直到12世紀時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，可隨風自由轉動，人們通過觀測雞首的方向來判斷風的方向。它與現在的風向標原理相似，但是候風雞只能觀測到風的大致方向，而不能以度數來表示精確的方向。

西方屋頂上常見的風信雞

歐洲文藝復興和哥倫布發現美洲大陸，極大促進了海上貿易的發展，氣象相關需求愈發強烈，逐漸出現了方便海上航行的測風儀器。這時的測風儀器不僅能夠測量風向，還能測量風速。公元1450年，利昂·阿爾貝蒂發明了第一臺風速計。

公元1625 年，意大利帕杜亞大學醫學教授山脫利發明了一種壓板風速儀。十八世紀中葉，包格根據壓板風速儀的原理，將其改造成一種很輕的、可攜帶的風速儀，用來測定海上的風速。

工業革命的到來推動了新型氣象儀器的快速發展，大量氣象觀測站開始在世界各地建立。公元1846 年，英國天文學家、物理學家羅賓遜在休厄爾（Von Whewell）所創風速表的基礎上發明制造了轉杯式風速儀。

此后，各種更加精確的測風儀器被發明出來并廣泛應用于世界各地的氣象觀測站中，為推動氣象觀測的發展起到了重要作用。

到現在，先后出現了超聲波、多普勒、熱式測風儀器，逐步在多領域替代機械測試設備，占了主流。但經濟實惠的機械式測風儀器當前依然在廣泛應用。關于現代測風儀器下文再詳細討論。

以上測風儀器的歷史演變，多少有點讓我們惋惜，從早期千年到一度被甩開數百年。當然落后的不光是測風儀器，在其它多個領域科學儀器都一樣的境遇。甚至只到近代100多年前，西方已完成第二次工業革命進入電氣化時代，而我們還處在長辮大褂老佛爺吉祥的混沌狀態。好在，我國的科學儀器在最近三十多年的加速追趕，不斷突破，成績斐然，在很多領域已經打破壟斷，實現了國產替代。希望這樣的態勢能再持續下去，本土科學儀器發展未來可期！