爱因斯坦读过的一本启蒙手册（23）

译者 马德

这是爱因斯坦少年时代曾经读过的一本科普读物。几十年之后，爱因斯坦在67岁时撰写的《自述》中依然念念不忘这本启蒙手册给他的启迪，他这样写道：
“我幸运地从一部卓越的通俗读物中知道了整个自然科学领域里的主要成果和方法，这部著作（伯恩斯坦的《自然科学通俗读本 》是一部有五、六卷的著作）几乎完全局限于定性的叙述，这是一部我聚精会神地阅读了的著作。”

爱因斯坦所说的这部书，就是我们现在翻译介绍给读者的这本《自然科学通俗读本》。本书中译本将由陕西人民出版社出版。

——译者

自然科学通俗读本（23）
翻译 马德
译自《Popular Books on Natural Science》
（1869年纽约斯密特公司英文版）
原文作者：Aaron David Bernstein, 1812-1884

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第6卷 气象

第4章 气象学的基本原理

大气在炎热地区不断地升温，并向着两极地带流动，又从两极返回赤道，这就是大气运动的主要成因。来自地球两极的冷空气进入赤道地带，使热带的大气变冷；然后温度再一次改变，冷空气在热带升温后又向两极运动，使寒冷地带的温度升高。正因为有大气循环的作用，所以在那些寒带地区的国家并不是那么很冷；而在热带国家，我们也不会觉得气温会高得无法忍受。

我们前面说过，地球上存在两种不同的风，这是两种不同方向的大气运动。其中一个从两极向赤道运动，我们称之为“北风”，另一个从赤道向寒冷地带运动，就是我们所说的“南风”。

不过，我们在这里必须增加一个需要考虑的因素，这就是地球的旋转。我们知道，地球绕着自己的轴线由西向东，以二十四小时为周期不停地旋转，地球上面覆盖的大气层也在随着一起旋转。

但是，靠近赤道的那部分大气的运转速度比两极附近的要快得多，这是很容易理解的，所以从两极向赤道沿着地面运动的空气就会不断在向东的方向上增加速度。而相反地，来自炎热地带的空气，它们最初在赤道时具有与地球旋转一起向东的同等速度，在它们从高空越过地球向两极流动的过程中，这种东向的速度会地逐步减弱。

这就形成了所谓的“信风”（译注1），它对航海有非常重要的意义。在我们的北半球，发生在大气底层的信风，是从东北方向吹来，而在大气的高层，它们则是向着从东南朝着东北方向吹。在地球的南半球，大气底层的信风是向着西北方向，而在大气高层，则是向东南方向。

这就形成天气变化的基本规律。

许多人曾经认为，风和天气是不相干的两件事情，其实这是不对的。所谓天气，从本质上说，不是别的什么东西，它就是大气的一种状况。所谓寒冷的冬天，寒冷的春天，寒冷的夏天，寒冷的秋天，所谓寒冷并不是一个固定的温度尺度，在不同季节有不同的所指，是指低于正常气候的那种温度，是指一种天气造成的温度变化，而这种温度变化并不是像一些人所认为的是全球或某一个地区的地球本身温度比通常更冷。如果我们在地上深深地挖一个洞，就会发现那里并没有更冷也没有更热，天气并没有影响到地表以下的温度。即使在地表以下三十英寸这样的深度，那里的温度也不会因为白天而变热，晚上变冷。在一个六十英尺深的井下，就不会感觉到冬天和夏天的温度差别。这是因为地表以下的温度并不随着季节或天气而发生变化。我们所说的“天气”，仅仅是指一种大气的状况，只是大气运动所造成的一种影响。

我们已经说过说，天气有着本身固有的规律，也就是说，大气是按一定的规律运动的。不过我们还必须进一步说明，这些基本规律并不是决定天气的唯一因素，这些规律还会受到许多附加因素的干扰，因此，预先精确地测算天气的状况是不可能的。

现在我们已经了解，决定天气的基本因素有这样几个：一是太阳的辐射；二是大气从两极向赤道的流动并且返回而形成的循环；三是地球旋转造成的信风。

这些都是已经探明的已知因素，因此可以说现在气象学已经具备了坚实的基础。不过，在接下来的章节中，我们将谈到气象学遇到的一些难题，正是这些问题对我们预测天气造成了难以排除的干扰。

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译注：
1、信风（trade wind），也译为贸易风。在赤道两边的低层大气中，北半球吹东北风，南半球吹东南风，这种风的方向很少改变，它们年年如此，稳定出现，很讲信用，这是trade wind在中文中被翻译成 “信风”的原因。

西方古代商人们常借助信风吹送，往来于海上进行贸易，这一点导致Trade wind 有时候被译成“贸易风”，但这是望文生义。Trade这个词并非现代英语中贸易的意思，而是来自中古英语，相当于path、track的意思。所以，trade wind原意是“在常轨上的风”的意思。

信风的形成与地球三圈环流有关，太阳长期照射下，赤道受热最多，赤道近地面空气受热上升，在近地面形成赤道低气压带，在高空形成高气压，高空高气压向南北两方高空低气压方向移动，在南北纬30度附近遇冷下沉，在近地面形成副热带高气压带。此时，赤道低气压带与副热带高气压带之间产生气压差，气流从“副高”流向“赤低”。在地转偏向力影响下，北半球副热带高压中的空气向南运行时，信风空气运行偏向于气压梯度力的右方，形成东北风，即东北信风。南半球反之形成东南信风。