此積雨云在與來(lái)自北方低溫干燥的噴射氣流合流后更加壯大，于是形成更多的云粒、雨滴和冰晶，又促使?jié)摕後尫懦龈鼜?qiáng)大的上升氣流，其每秒速度有時(shí)還達(dá)數(shù)十公尺，因而在地面引起狂風(fēng)、暴雨、下雹、雷電，帶來(lái)災(zāi)害。如果積雨云會(huì)旋轉(zhuǎn)，則能延長(zhǎng)壽命，可能成為巨型積雨云。

溫?zé)岫酀竦臇|南風(fēng)，與順沿落基山脈南下西北風(fēng)的界線就是干燥線。干燥線顯現(xiàn)出波浪狀形態(tài)，并在即將形成旋渦時(shí)，墻云就由巨型積雨云中出現(xiàn)而發(fā)生龍卷風(fēng)。

知識(shí)小鏈接：什么是“潛熱”

“潛熱”就是水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)釋出的熱能，例如攝氏25度時(shí)，1克水蒸氣變成同溫度的液態(tài)水時(shí)，會(huì)釋出583卡潛熱。將手掌伸到沸騰水上方而感覺(jué)到燙的熱度，就是水蒸氣變?yōu)榘咨∷螘r(shí)的潛熱。

第三節(jié) 天文儀器

靈臺(tái)的由來(lái)

在今河南洛陽(yáng)南郊的夯土臺(tái)，建于公元56年，是中國(guó)現(xiàn)存最早的天文臺(tái)，也是世界上最古老的天文臺(tái)。

天文觀測(cè)要有特定的場(chǎng)所，以保證觀察廣闊的星空時(shí)可以一覽無(wú)余，不被房屋、樹(shù)木等東西遮擋。所以，天文觀測(cè)大多在高山上，一般還筑有高臺(tái)，以便于觀測(cè)。這就是現(xiàn)代天文臺(tái)的始祖。

相傳遠(yuǎn)古的堯帝，讓一個(gè)叫羲和的人通過(guò)觀察天象，告訴老百姓掌握農(nóng)時(shí)。到了夏朝，在都城建立國(guó)家天文臺(tái)，成了歷代沿襲的一種制度。天文臺(tái)的規(guī)模一代一代不斷發(fā)展，觀測(cè)儀器也不斷發(fā)展，日趨完善。

知識(shí)小鏈接：靈臺(tái)是如何工作的

史書(shū)上說(shuō)，靈臺(tái)是在太史令的領(lǐng)導(dǎo)下工作的，機(jī)構(gòu)、人員很龐大。全臺(tái)有43人。臺(tái)丞1人，總管全臺(tái)的工作；14人候星，2人候日，3人候風(fēng)，12人候氣，3人候晷景（測(cè)日影），7人候鐘律（報(bào)時(shí)刻）；另有舍人1個(gè)，負(fù)責(zé)后勤工作。

測(cè)景臺(tái)的由來(lái)

位于今河南登封縣城東南的周公廟，是一個(gè)觀象測(cè)景、測(cè)定節(jié)氣、預(yù)報(bào)氣象的古代天文臺(tái)。

相傳，周文王的四子周公把這里確定為大地的中央，還樹(shù)立了“土圭”來(lái)測(cè)日影，以驗(yàn)正四季的節(jié)氣。公元723年，南宮說(shuō)奉唐玄宗之命，仿照周公土圭，建造了紀(jì)念性的石表，還在石表上刻了“周公測(cè)景臺(tái)”5個(gè)大字。這座石表，至今還矗立在周公廟大殿的南面。圭表是古代測(cè)量日影的儀器，可從一年中日影的長(zhǎng)度上，測(cè)定冬至日和夏至日。

在周公廟大殿北面，有一座觀象臺(tái)，為元代郭守敬所建。臺(tái)上起測(cè)日影的表尺作用的，是臺(tái)身北面正中央的垂直凹槽，頂端有一根直徑10厘米的銅制橫梁，相當(dāng)于表尺的頂端，與圭面的垂直距離為四丈，取“四丈高表”之意。凹槽的下端，是石圭的起點(diǎn)，石圭用青石沿南北向平鋪于地面上，長(zhǎng)31.19米。圭面中線上有尺、寸、分的刻度，中線兩側(cè)刻有兩條平行的水槽，可用來(lái)校正圭面的水平狀態(tài)。

由于日光的散射，表愈高，頂端橫梁的影子就越模糊，難于在圭面上讀出日影的準(zhǔn)確讀數(shù)。為解決這一缺陷，元代的郭守敬發(fā)明了景符。

到了明代，郭守敬的觀象臺(tái)，改稱觀星臺(tái)。又在臺(tái)頂修建了兩間小屋，安裝了簡(jiǎn)儀、漏刻之類的觀測(cè)儀器。

周公廟享譽(yù)中外，是世界上保存比較完好的最早天文臺(tái)之一。

知識(shí)小鏈接：什么是景符

景符，是安在一個(gè)小框架上可以轉(zhuǎn)動(dòng)的薄銅片，中間開(kāi)有小孔。當(dāng)太陽(yáng)過(guò)子午線時(shí)，把景符放在圭面上移動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)銅片，讓通過(guò)表頂?shù)娜展獯┻^(guò)小孔，在圭面上形成一個(gè)米粒大小的、正中有一條細(xì)細(xì)的橫梁影子的太陽(yáng)像，投射到圭面的中線上，就可準(zhǔn)確讀出表影的讀數(shù)。

望遠(yuǎn)鏡的由來(lái)

說(shuō)起望遠(yuǎn)鏡的起源，其中有很大的偶然性。

在荷蘭的密特爾堡小鎮(zhèn)上，有一個(gè)叫利珀希的眼鏡制造匠人。1607年的一天，他的一個(gè)孩子站在窗臺(tái)上，兩只手一前一后，把兩只鏡片重疊起來(lái)，然后閉上一只眼睛，好奇地通過(guò)鏡片望著遠(yuǎn)方。猛然間，他發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的景物被拉到了眼前，看得十分清楚。這使他十分興奮，趕忙去告訴爸爸。利珀希聽(tīng)了之后，學(xué)著孩子的樣子，果然也看清了遠(yuǎn)處的景物。這引起了利珀希的極大興趣。他反復(fù)查看這兩只鏡片，它們一只是老花鏡片，另一只是近視鏡片。他發(fā)現(xiàn)，老花鏡片在前，近視鏡片在后，只要適當(dāng)調(diào)整兩只鏡片之間的遠(yuǎn)近，就可以看清不同距離的東西。利珀希經(jīng)過(guò)一番研究，制成了一架簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡。它只有一個(gè)30厘米長(zhǎng)的筒，里邊裝著一只老花鏡和一只近視鏡片，但它卻是世界上第一架望遠(yuǎn)鏡。

知識(shí)小鏈接：天文望遠(yuǎn)鏡的過(guò)去與現(xiàn)在

傳統(tǒng)的天文望遠(yuǎn)鏡，一般是用眼睛直接觀測(cè)的，有的則在望遠(yuǎn)鏡后裝上照相機(jī)給天體拍照，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡多用計(jì)算機(jī)控制，把要觀測(cè)的星體和區(qū)域的坐標(biāo)輸入計(jì)算機(jī)，望遠(yuǎn)鏡就可以精確對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，通過(guò)一個(gè)叫做CCD的電子器件，記錄下天體的信息，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后形成天體的圖像。

顯微鏡的由來(lái)

最初的顯微鏡是由一個(gè)凹鏡和一個(gè)凸鏡構(gòu)成的。這種構(gòu)造簡(jiǎn)單的顯微鏡是由一個(gè)叫詹森的眼鏡制造匠人于1590年左右發(fā)明的。雖說(shuō)他是發(fā)明顯微鏡的第一人，但他本人并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到顯微鏡的真正價(jià)值。

事隔90多年后，一個(gè)叫列文虎克的荷蘭人，又研制出一架顯微鏡，還用它進(jìn)行科學(xué)研究試驗(yàn)，成了現(xiàn)代顯微技術(shù)的先驅(qū)。

列文虎克于1632年出生在荷蘭的德?tīng)柗蛱厥小ｋm然他只是一名讀書(shū)甚少、沒(méi)受過(guò)科學(xué)訓(xùn)練的普通店員，但他是一個(gè)好奇心極強(qiáng)的人。一次，他從朋友那里聽(tīng)說(shuō)有眼鏡店磨制的放大鏡可以把肉眼看不清的東西放大變清楚，于是對(duì)這個(gè)神奇的放大鏡產(chǎn)生了興趣，但因?yàn)閮r(jià)格太高買不起。于是，他經(jīng)常出入這家眼鏡店，認(rèn)真觀察磨制鏡片的工作，暗自學(xué)習(xí)磨制鏡片的技術(shù)。

俗話說(shuō)：天下無(wú)難事，只怕有心人。1665年，列文虎克制作出一塊直徑只有0.3厘米的小透鏡，還給它做了一個(gè)架子，把這塊小透鏡鑲在架子上，又在透鏡下邊裝了一塊銅板，上面鉆了一個(gè)小孔，使光線從這里射進(jìn)來(lái)而反射出所觀察的東西。列文虎克的第一臺(tái)顯微鏡由此誕生。

知識(shí)小鏈接：顯微技術(shù)的發(fā)展

20世紀(jì)以來(lái)，現(xiàn)代顯微技術(shù)高速發(fā)展，紫外線顯微鏡、電子顯微鏡、透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡相繼問(wèn)世，大大擴(kuò)展了人類對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)。

地動(dòng)儀的由來(lái)

從古代文獻(xiàn)中，人們得知最早的地震發(fā)生于舜帝之時(shí)，但一直到西漢，還沒(méi)有關(guān)于研究地震的記錄。只是到了東漢，張衡發(fā)明了地動(dòng)儀，這才開(kāi)始了人類對(duì)地震研究的探索。

在張衡生活的時(shí)代，地震頻繁發(fā)生，災(zāi)害造成巨大的損失。于是，他下決心認(rèn)真研究地震，試圖設(shè)計(jì)一種能夠監(jiān)測(cè)地震的儀器。

基于對(duì)地震方向性的認(rèn)識(shí)，又從建筑中的“都柱”（宮室中間設(shè)柱）獲得啟示，公元132年，張衡創(chuàng)制了世界上第一架地震—地動(dòng)儀。

地動(dòng)儀制成后，人們將信將疑。公元139年，儀器西邊方向龍嘴里的銅球掉了下來(lái)，說(shuō)明京城西方發(fā)生了地震。幾天后，隴西果然有人到洛陽(yáng)報(bào)信，說(shuō)那里發(fā)生了強(qiáng)烈地震。這件事，證明了地動(dòng)儀的準(zhǔn)確性和可靠性。隨后，人們對(duì)張衡的猜疑和責(zé)難平息了，地動(dòng)儀的神妙迅速傳播開(kāi)來(lái)。

張衡的地動(dòng)儀是古代地震學(xué)的最高成就，歐洲的同類儀器是在他之后1 700多年才出現(xiàn)的。

知識(shí)小鏈接：我國(guó)第一個(gè)地震觀測(cè)臺(tái)

我國(guó)第一個(gè)地震觀測(cè)臺(tái)是1930年由地震學(xué)家李善邦主持建立的，位置在北京鷲峰。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的奮斗，我國(guó)地震臺(tái)由一個(gè)發(fā)展到幾百個(gè)，目前已擁有全國(guó)基本臺(tái)網(wǎng)、大地震速報(bào)臺(tái)網(wǎng)，都可以由地震儀記錄下來(lái)，并報(bào)送到中國(guó)地震分局分析預(yù)報(bào)中心，使我國(guó)地震觀測(cè)技術(shù)位于世界前列。

經(jīng)緯儀的由來(lái)

經(jīng)緯儀，是用來(lái)測(cè)量遠(yuǎn)處物體的方位和仰角的一種儀器。它把中世紀(jì)占星家的幾何象限，與建筑家們?yōu)橹茍D而采用的水平刻度盤結(jié)合了起來(lái)。這種安有羅盤的刻度盤，在1510年前后用來(lái)測(cè)繪羅馬的地圖。它被稱為polimetrum，是現(xiàn)在能見(jiàn)到的最早的經(jīng)緯儀。

“經(jīng)緯儀”這個(gè)名稱最早見(jiàn)于《儀器》一書(shū)，此書(shū)是由德國(guó)的迪格斯于1571年出版的。不過(guò)，書(shū)中只把水平刻度盤稱為經(jīng)緯儀，因而與polimetrum這種經(jīng)緯儀不同。

知識(shí)小鏈接：經(jīng)緯儀的發(fā)展

1730年前后，一個(gè)叫西桑的人，制作出最早的有望遠(yuǎn)鏡的經(jīng)緯儀。他還用泡水平儀取代了鉛垂線，制造了有齒邊的垂直度盤，使它能用一個(gè)齒輪來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。消色差透鏡的發(fā)明，使望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)度大大縮短，很容易安裝在便攜式的儀器上。1787年，拉姆斯登為英國(guó)軍械署制作了大型經(jīng)緯儀，增添了顯微鏡和測(cè)微計(jì)，從而使近現(xiàn)代經(jīng)緯儀大體定型。

指南針的由來(lái)

作為古代定向儀器的指南針，是中國(guó)古代四大發(fā)明之一。

在春秋之際，人們對(duì)磁現(xiàn)象有了深刻的認(rèn)識(shí)。古人認(rèn)為：磁石吸鐵，有如慈母懷子。所以，在先秦的文獻(xiàn)中，“磁石”一般多寫(xiě)為“慈石”。在戰(zhàn)國(guó)哲學(xué)家韓非的著作中，不但有關(guān)于磁現(xiàn)象的記載，還有把磁性用于辨別方位的記載。

東漢哲學(xué)家王充在《論衡》中說(shuō)，司南用天然磁石琢成，勺柄指向南極，勺頭指向北極。因“司南”需放在平整、光滑的“地盤”上，所以又把它叫做“指南針”、“羅盤針”。不過(guò)，指南針早先大多是用于“看風(fēng)水”這類活動(dòng)。

知識(shí)小鏈接：指南針的發(fā)展

兩宋時(shí)期，古代羅盤技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新階段。一方面，形如勺子的司南，已發(fā)展成為具有近代形式的指南針。另一方面，對(duì)磁學(xué)的研究也取得了重要進(jìn)展。北宋大科學(xué)家沈括是古代羅盤技術(shù)與磁學(xué)知識(shí)的集大成者。他在《夢(mèng)溪筆談》一書(shū)中系統(tǒng)總結(jié)了包括縷懸法、水浮法在內(nèi)的4種不同的指南針制作方法。

氣壓計(jì)的由來(lái)

1643年，伽利略的學(xué)生托里切利和他的同事維亞尼，將一些水銀灌入一根長(zhǎng)約0.9米的一端封閉的管子里，用大拇指按住頂端；然后將它倒置，把管口浸入一個(gè)裝有水銀的盤子里。當(dāng)他松開(kāi)大拇指時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象：管子里的水銀逐漸下降，在水銀的頂端，形成了一段長(zhǎng)六英寸的真空，為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？

托里切利解釋說(shuō)，空氣的壓力向下壓盤中的水銀，把管內(nèi)水銀托住，直到使水銀柱的重量恰好與大氣壓產(chǎn)生的上托力平衡為止，由水銀柱的高度計(jì)算出大氣壓力的大小。這一現(xiàn)象被后人稱為“托里切利真空”。據(jù)此，他制成了第一個(gè)氣壓計(jì)。

后來(lái)，帕斯卡在實(shí)踐中證實(shí)了托里切利的結(jié)論。他帶著托里切利的氣壓計(jì)去爬山，隨著高度的上升，水銀柱逐漸下降，越向上爬，空氣就越稀薄，氣壓計(jì)受到的大氣壓力就越小。

托里切利和維亞尼，還注意到水銀柱的高度每天略有變化。如果在暴風(fēng)雨來(lái)臨之前或者天氣陰晴不定時(shí)，氣壓就較低。在1649年，氣壓計(jì)為某些國(guó)家做系統(tǒng)的氣象觀察時(shí)提供了很多有用資料，并成為不可缺少的重要工具。

知識(shí)小鏈接：第一個(gè)非水銀氣壓計(jì)

1843年，法國(guó)人維迪設(shè)計(jì)出第一個(gè)非水銀氣壓計(jì)。它有一個(gè)扁平的金屬盒，盒內(nèi)空氣自然要完全抽出來(lái)?，F(xiàn)在家用的，就是這種小巧堅(jiān)固的無(wú)液氣壓計(jì)。