捕“風”捉“影”

撰文/李佐

捕“風”捉“影”

撰文/李佐

人類關于風的最早認識，和其他自然現象一樣，都被認為是神仙等外部力量帶來的，中國古代就有風雨雷電各路神仙掌管各種自然現象的傳說。隨著人類文明的進步，才逐漸形成對風的科學認知。最早研究風的國家和民族，也是幾個最早的文明古國，西方有埃及、巴比倫、希臘等地中海和紅海國家，東方則是中國和印度。

在古巴比倫出土的黏土片上發現了類似“云變黑，有風來”的諺語，可見在3000年前，當地人就開始觀測和研究風了。古希臘科學家阿那克西曼德在2500多年前便提出了風是“空氣的流動”；另一位科學家德謨克利特則提出了地中海的季風是造成尼羅河泛濫的原因；大哲學家亞里士多德在公元前340年左右寫的《氣象匯論》一書，被認為是世界上最早的氣象學專著，書的第二卷系統地論述了風的形成原因。亞里士多德還將風進行了分類和命名，并對各種風的特征進行了描述。在中國出土的甲骨文中，找到了風、云、雨、雪等有關氣象的文字，距今大約3400年。在商代，人們已經將風向分為東南西北風，分別稱為 “”（x i e協），“”（k a i凱）, “夷”,“”（h a n寒）。到了漢代，人們已經將風力大小分為了8個等級，在西漢的《淮南子》中還記載了一種叫做“”的風向器。

亞里士多德

小貼士

戰國時期，莊子將風作為一種意象運用于其哲學體系之中。莊子認為，風是天地的呼吸，風之種類繁多，風無形卻能勝過有形之物，風能折樹毀屋。

以上都是古代人對于風的直觀感受和理論推測，科學依據并不是很充分。直到經典物理學的發展，為包括風在內的氣象學研究提供了理論依據、實驗方法和觀測工具。1643年意大利物理學家E.托里拆利發明了氣壓表，1667年英國物理學家和數學家R.胡克發明了壓板式風速器。特別是氣壓表的發明，將過去人們對氣壓的感受變成數字化，甚至可以測量出人們感覺不太靈敏的細微的氣壓變化，給氣體狀態方程、流體靜力學方程和大氣運動方程提供了科學的數據依據。所以，英國氣象學家N.肖曾指出：“氣壓表的發明標志著大氣物理學研究的開始。”

氣壓表

那么風到底是怎么產生的？由于太陽照射的角度不同，造成地表的空氣溫度不同。溫度高的地區，比如赤道周圍，空氣受熱膨脹，氣壓相對較低。而溫度低的地區，比如兩極，空氣受冷壓縮，氣壓相對較高。從全球來看，因各地的溫度不同，形成了不同的氣壓，也就有了氣壓梯度。風就是空氣從高氣壓的地區向低氣壓地區移動的宏觀表現形式。

當然，風的方向不單單受氣壓一個因素的影響，地球的自轉也會影響風的方向。比如，由北極吹向赤道的風，并不是完全和經線平行，而是偏向西南。此外，不同的地形也會改變風向和風力。當風遇到高山阻隔，或者穿過叢嶺進入低谷和平地時，風力就會減小；而當風穿過峽谷時，風力就會增加。

小貼士

1686年，英國天文學家E.哈雷首先發現信風，2年后，他根據海上風的資料繪制了北緯30度～南緯30度的信風和季風分布圖。1735年，英國天文學家G.哈德萊第一次對大氣環流考慮地球自轉的因素，正確地解釋了北半球的東北信風和南半球的東南信風，修正了哈雷的理論，并首次創立了經圈環流的理論。

海風、陸風示意圖

全球洋流及風系示意圖

當風在海洋吹起的時候，又是怎樣一種情形呢？是從陸地吹向海洋，還是從海洋吹向陸地呢？海洋主要的成分是水，水的比熱容比土壤高，因此保持溫度的能力比陸地強。在冬季，同樣的太陽照射下，陸地要比海洋溫度低，陸地上的氣壓就比海洋高，風從陸地吹向海洋。在夏季，海洋要比陸地溫度低，海洋的氣壓比陸地高，風就從海洋吹向陸地。這種隨著季節變換而具有不同風向的風，稱為季風。其實風不僅隨著季節不同而具有不同的風向，即使晝夜之內，風也會出現不同的風向。白天海洋的溫度低，風就從海洋吹向陸地；而夜間陸地的溫度低，風就從陸地吹向海洋。大陸吹向海洋的風，稱為陸風；海洋吹向大陸的風，稱為海風。同樣的命名還有山風和谷風，白天谷地比山坡溫度低，風從谷地吹向山坡，稱為谷風；夜間山坡比谷地溫度低，風從山坡吹向谷地，稱為山風。其原理與海洋和陸地的關系相同：谷地維持溫度的能力比山坡強，晝夜溫差更小。

人們還發現，風對地球地貌的形成，有很大的影響。我國敦煌以西獨特的雅丹地貌，就是經過成千上萬年的風化形成的。而對于比陸地面積更大的海洋來說，風不會改變它的形狀，但是卻可以影響海水流動的方向，即洋流。

小貼士

洋流的形成受很多因素的影響，比如海水的溫度和密度、海岸線的形狀、地球的自轉等，其中海風也是很重要的一個因素。舉例來說，北赤道暖流是受了東北信風影響而向西流；北太平洋暖流是受到西風的影響而向東流。這種受風影響而形成的洋流，稱為吹送流或者漂流。

風對地球地貌的形成，有很大的影響。

風不僅影響著陸地的地貌和海洋的洋流，同時也影響著整個地球的氣候。處在不同風帶下的地區，氣候特征也有很大的不同。常年有海風吹向陸地的地區，會表現出顯著的海洋氣候特征，空氣濕潤，地區多雨，晝夜及四季的溫差較小；而深入內陸的地區，基本都在大陸氣團的控制下，常年都處在大陸風的影響下，四季變化明顯，雨量較海洋氣候會少很多。這就是同緯度的陸地和海洋比較，常常會讓人感到海邊潮濕，相對暖和的原因。地中海氣候是比較典型的陸風和海風交替影響的氣候之一，夏季風由大陸吹向海洋，氣候干燥而炎熱，冬季風由海洋吹向陸地，氣候溫暖而多雨。

風影響了氣候特征，在不同的氣候特征下，就會有各具特色的動植物產生，以適應氣候環境。還是以地中海氣候為例，因為夏季炎熱干燥冬季溫暖多雨，這里的植物夏季多處于休眠期，而選擇在冬季開花，比較典型的如水仙。

后來的物理學發展，給風的研究和整個氣象學領域都帶來了更廣闊的空間和方法，氣象學越來越具體，分支也越來越多。第二次世界大戰后，科技飛速發展，高速計算機和衛星遙感技術在現代氣象學中的應用，使得人們可以足不出戶，便可以了解全球的風向和風力變化。有了這些數據以及對于大氣運動的理論，氣象學家們便可以預測風的走勢和走向，提前做好預防大風甚至颶風的準備。而一些遠洋船只，也可以通過氣象學家提供的風的位置和大小，避開對航行不利的巨風，選擇順風或者順著洋流的方向航行，節約了燃料和時間。

從云的移動方向和速度可以計算出風的方向和風力的大小，配合來自世界各地觀測點所測得的風向和風力的數據，通過計算機的運算，便可以了解全球風的基本狀況。

咆哮西風帶

西風帶位于副熱帶高氣壓帶與副極地低氣壓帶之間（大致在南北緯30至60度之間），它是一條像絲帶那樣環繞著地球的行星風帶。在地球自轉偏向力的作用下，從副熱帶高壓流向副極地低壓的氣流偏轉成西風（北半球為西南風，南半球為西北風），因此西風是在西風帶的盛行風。由于這一區域終年盛行6級至7級的西向風和4米至5米高的涌浪，也稱“咆哮西風帶”，是進入南極必經的一道“鬼門關”。

我們觀察地球海陸分布情況時可以發現，南半球的陸地比北半球少很多，正因為此，南半球陸地對風造成的阻隔也較少，那里的空氣流動模式因而被放大，并且方向定向為南北向，大大減弱了西風的速度。而南緯40～60度之間，幾乎全部為遼闊的海洋，在太平洋、印度洋和大西洋南部，表層海水受風力的作用，產生了自西向東的環流，形成西風漂流。由于常年吹刮西風，這些海區風大、浪高、流急，終年浪高在7米以上。