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气象学史:10.英国人点赞

 科学声音 2022-01-30

上一次我们探讨了风暴到底是怎么形成的。雷德菲尔德和埃斯皮两个人吵起来没完没了。雷德菲尔德提出了一个很重要的问题,那就是飓风的动力到底是来自于何处?按照埃斯皮的说法,是由于水蒸气蕴含着巨大的能量。在凝结成水的过程中会释放出巨大的潜热。但是雷德菲尔德抓住了他的一个漏洞,既然如此,夏天水蒸气很多,这还说得过去,冬天水蒸气很少,可是大风暴往往是发生在冬天的,这又是怎么回事呢?
埃斯皮当时的确没有注意到这些问题,但是他对这些问题根本就没有时间去做回应。这个家伙可不是一个天天坐在书斋里的学者。某种程度上是一个社会活动家,而且还担任着很多公共职务。最起码他是气象学联合会的主席,他有很多现成的资源可以去调动。

1836年的费城

雷德菲尔德喜欢闷起头来,自己去寻找各种各样的资料和数据。但是埃斯皮就不一样了,他的身份和地位显然都比雷德菲尔德要高一些,而且接触面也比较广,所以在1836年的费城交易会上,埃斯皮就做了一次演讲。听众包括各路商人、保险代理人还有船主,他们对气象学是非常关心的,天气好不好,直接影响到他们赚多少钱。埃斯皮口才非常好,可以说是深入浅出。哪怕你是个普通小白,你也能听明白怎么回事儿,所以他的理论影响力就越来越大。
在接下来的4年里,埃斯皮做了很多场演讲,所以他的名气就变得越来越大,这个人可以说是“破圈儿”了。到了1837年宾夕法尼亚州,搞了一个涵盖全州的气象研究项目,这个项目的负责人就是埃斯皮,拨款4000块。4000美元在当时算是不少钱了。从1838年开始有不少人摇旗呐喊,呼吁州政府任命埃斯皮为本州的气象学家。所以他的地位和名气都在不断地上涨。
但是这个埃斯皮一点都没有满足,当时美国科学界在欧洲人面前就抬不起头来。埃斯皮的老同事巴什教授要去欧洲。埃斯皮马上给他写信,希望他在欧洲同行面前多提一提自己的名字,多宣讲一下自己有关降雨的理论。如果巴什教授见到了法拉第、道尔顿、布鲁斯特、福布斯、艾里、丹尼尔……,麻烦您跟欧洲这帮大牛们多提提自己。他们万一哪天一高兴,给自己点个赞,那自己也是脸上有光。有了欧洲大牛的背书,那么自己的地位也就水涨船高了。最近欧洲这帮科学家要到英国的纽卡斯尔出席英国科学促进协会的年度大会,这个机会是千万不能放过的。
本来埃斯皮的意思就是让这个老同事到欧洲去给自己宣传一下,给自己长长脸,哪知道脸没露,倒是把屁股露出来了……

1838年,英国科学促进协会在纽卡斯尔开年度大会

当时的英国科学促进协会成立了才不到10年,但是这个协会已经拥有了非常大的社会影响力。这个协会跟英国皇家学会不是一回事,皇家学会还是比较严谨的,但是这个英国科学促进协会就显得比较激进。
促进会的执行委员会是由英国科学界比较著名的几个人物组成的,其中就包含约翰·赫歇尔爵士。他是威廉·赫歇尔的儿子,威廉·赫歇尔就是发现天王星的那一位。他们家算是一个天文学家族,全家老少齐上阵,一块儿动手磨镜片,当时欧洲最大的望远镜就是他们家族制造的。
老子英雄儿好汉,约翰·赫歇尔的成就也不错,曾经去南非观察过哈雷彗星的回归。写了一本书叫《天文学大纲》,3次担任皇家天文学会会长。他还是摄影术的先驱者,摄影这个词就是他发明的。他还是皇家学会的秘书长,也算是份量十足。
执委会还包含号称“现代实验光学之父”的大卫·布鲁斯特爵士。这位布鲁斯特爵士的名气也非常大到不是因为他的科学成就,而是因为他的一个发明。在1815年,他发明了万花筒。这个玩具可以算是经典之中的经典,可以算是一个最出名的光学玩具了。
还有一位也是重量级人物,这个家伙就是丹尼尔,我们前面提到过这个人,他就是湿度计的发明人。

1831年,英国科学促进协会年会的门票

科学促进会为了远离伦敦,所以每一次都是挑一个地方性城市作为年度大会的召开地,这一次他们选择了纽卡斯尔。这次年度大会有很多人都要做演讲。而且演讲还是卖票的,他们一共卖出去2000多张门票。这次的演讲者之中,有一位也是我们提到过的人,就是威廉·里德。
到了1838年这一年里德已经研究风暴6年多了。他可是一个军人,他能够接触到大量皇家海军的航海日志,所以他资料收集得非常完整。他研究风暴的精确度达到了军事级。他的工作室里面从各地传来的资料简直堆成了一个小山。在1838年的年初,他就开始对这些数据进行整理汇总了,到了2月份他就取得了比较显著的进展。这时候他才给雷德菲尔德写了一封信,某种程度上讲,他还是雷德菲尔德的大粉丝,给自己的偶像写信多多少少也要鼓起一点勇气。一直到了1838年,他才觉得自己水平差不多了,跟雷德菲尔德通信不至于露怯,这才写了这封信。

晚年卸任马耳他总督的里德(1859)

你别说他的这封信写得还是挺客气的。他说自己非常认真地阅读了雷德菲尔德有关风暴的理论,而且深刻认识到了这项学科的重要性。他说呢,他自己打算发表一篇有关风暴的论文,帮助工程兵部队更好地展开工作。在这封信的后面,他还附带了一大堆表格。希望雷德菲尔德帮他掌掌眼,看看这些数据资料收集的对不对。
雷德菲尔德住在纽约,里德从英国寄出来的这封信,也不知道怎么回事,走了两个月才到雷德菲尔德的手里。雷德菲尔德看到里德的信,立刻觉得,唉呀,真是和自己想到一块儿去了,看来这个人应该是一个和自己志同道合的好基友。所以这两个人就开始频繁通信,他们互相分享航海数据、简报资料和论文。当然了,他们也提到了埃斯皮,觉得这个人提供的很多数据都是不靠谱的。

纽卡斯尔的风景

里德和雷德菲尔德走得非常近,所以他们俩的观点也非常的一致。这一次他在纽卡斯尔参加大会,做的演讲内容就是介绍雷德菲尔德的旋风理论。听众倒是不少,里三层外三层的把整个大厅都挤满了,演讲的效果只能用爆棚来形容。来听的可都是普通老百姓,他们第1次听说,飓风原来是个巨大的旋风,这真是闻所未闻。当然啦,里德在会场上没少讲雷德菲尔德的故事,比如说雷德菲尔德如何费尽周章的去寻找数据,他看到雷德菲尔德的论文以后如何大受启发,诸如此类的话说了很多。
在这次演讲之中,里德展示了8个历史案例。按照他的意思,他和雷德菲尔德的研究,实际上只不过是对事实的一种描述,并不存在任何教派斗争和任何的偏见。大家对他这样的表述也是非常认可的。里德顺便公开了一个自己的猜想,他发现北半球的所有飓风都是逆时针的。他猜想南半球的飓风应该都是顺时针的,方向完全相反。这种旋转实际上是因为地球自转的缘故,物理学上叫做科里奥利力。
最后里德告诉大家,他的所有理论将被收纳到一本新书,叫做《风暴规律初探》。他相信这本书对广大的航海人员是很有好处的。所以说在这次大会上,反而是里德和雷德菲尔德的大放异彩,得到了大家的认可。

百慕大的景色

这次演讲过后,里德立刻就出名了。他成了皇家学会的会员,提名的人有一大串,包括约翰·赫歇尔,包括研究气象的老手蒲福。后来里德也被任命为百慕大群岛的总督。据说让他去百慕大群岛当总督,有利于他去研究当地的热带风暴。
根据里德的建议,海军部马上下发命令,要求在海洋上航行的各位船长,以及各个港口和灯塔的驻守人员,天天开始加强天气观测。从这时候起,气象科学成了一门网络化的科学,这是一个非常重要的转变。而且到了这个时代,气象观测也不是少数人自己闷在书房里,自己做研究的时代了。

老年的蒲福

到了1838年的12月28号,蒲福在32年前制定的那个风级表,才被英国海军全军推广,作为航海日志的标准记录方式。32年过去了。蒲福也已经是个老头子了,他听到这个消息是不是会老泪纵横,我也不知道,但是他肯定是非常感慨的。
反正有人的地方就会有江湖。埃斯皮在美国还在等待着英国传来好消息呢,左等没消息,右等也没消息。他原以为自己的理论会被英国科学界听到,会被英国人点赞。但是他打死都没想到,就连约翰赫·歇尔爵士也都没站在他这一边,而是站在了他的死对头里德和雷德菲尔德的一边。英国人那边风向一转,美国人这边就跟着转舵,埃斯皮的理论在美国都被扫地出门了。本来想露脸,这回连屁股都露出来了。他还听说里德写了一本书,他立刻就把这本书找来看看。
埃斯皮实际上是想揪人家的小辫子,看看人家的数据有没有问题,所以他对里德的每个风暴图都进行了重建。他认为里德华的所有的图表都是错的。雷德菲尔德跟里德是好基友,他就一天到晚盯着《富兰克林研究院期刊》。因为这份杂志就是埃斯皮的主阵地,他的论文都会发表在这本期刊上。

雷德菲尔德

雷德菲尔德曾经想找埃斯皮好好聊聊,看看是不是能把学术上的这个矛盾化解掉,他甚至从纽约跑到费城,找到埃斯皮的家敲了门。但是很遗憾,那天埃斯皮没在家,所以这两个人就没见上面。从此之后两边就再也没有过任何缓和矛盾的举动,双方甚至都有点撕破脸了。
到了1839年。两边都在富兰克林研究院期刊上发表文章抨击对方,反正是你来我往,口水仗打起来没完没了。雷德菲尔德是连挖苦带损,他说埃斯皮是打算用水蒸气凝结理论,解释地球上的一切物理现象。而且他还指责埃斯皮是在努力让事实与理论相符,而不是让理论与事实相符。这种说法跟指责他学术造假也没什么区别了。
几个月之间埃斯皮的名声可以说是急转直下,一方面是欧洲人不给他点赞,转而支持里德和雷斯菲尔德的理论,另外一方面是因为里德和雷斯菲尔德不断的对他进行攻击。双方吵架的嘴脸很难看。第三方面是因为这个埃斯皮的脑洞实在开的太大,让人没有信任感。因为他提出了一个“人工造雨”的概念。这件事对我们现代人来讲其实已经不陌生了,但是对当时的人来讲,这事儿简直是异想天开,这老天爷作的决定,你能改吗?被窝里伸脚丫子 —— 你算第几把手?

埃斯皮

不过大家也要明白,埃斯皮不是个疯子,你要把它放到那个大环境大时代之中去考虑。那个时代美国可以说是新创造新发明层出不穷。那时候出现了乙醚麻醉术,出现了粮食提升机,手摇式冰淇淋机,联合收割机,蒸汽铲车,还有缝纫机。当时的美国洋溢着一种昂然向上的精神,当时有很多人也觉得,没有什么是人类做不到的,所以埃斯皮冒出这种想法一点都不奇怪。
埃斯皮是这么想的,如果他能够制造出一个稳定的可控的上升气柱,那么他就有办法提高大气之中的水蒸气含量。水蒸气含量提高了,那什么事都好办了。当水蒸气上升到高空的时候,会出现遇冷凝结,掉下来不就变成雨了嘛?
埃斯皮为了证明他这种人工降雨是完全有可能的,他列举了一个例子,那就是英国的伦敦地区。在当时的泰晤士河谷地区,到处都是大烟囱,这些大烟囱每时每刻都在咕嘟咕嘟往外冒黑烟。你可别小看这些黑烟呢,这些黑烟是成功地改变了局部的小气候。

莫奈的名画《雾中的滑铁卢桥》

大家可别忘了那个时代,埃斯皮和雷德菲尔德他们吵架,恰好就在1840年前后。就在1840年左右出现了一个新的词汇叫“伦敦雾”。在此之前就已经出现了一个词叫“大烟”。这个“大烟”可不是抽大烟的那个大烟啊,这事儿跟鸦片战争没什么关系。而是当时英国民间的一种俗语。
俩人在街上一见面,您去哪儿啊?这位说了我到“大烟”里去。另外一位就懂了啊,您去您的啊,回见了。
这实际上就是说的去伦敦。要是从伦敦回乡下呢,通常也都会说我从烟儿里出来了。后来呢,就出现了一个新词儿叫伦敦雾。说明伦敦不但烟多,雾也多。其实我们知道。当时伦敦的那种烟雾其实不仅仅是水蒸气的凝结这么简单。实际上就是雾霾,而且气味也都非常难闻。但是好多伦敦人也都习惯了,而且每天不吸两口吧,他还不舒服。

电影《雾都孤儿》的剧照

因为,当时的医学也还不太发达,伦敦人普遍相信发展。会从发臭的泰晤士河里冒出一股瘴气,这种瘴气对人是有害的,要解决这种瘴气,你非要多吸两口烟雾才能解决。这就是英国版的“以毒攻毒”,所以他们吸这种带着呛人烟味的雾气,反而成为一种习惯。
当然,烟雾多实际上也会增加降雨量。所以伦敦人出门经常带着一把雨伞。法国人对英国人可是连挖苦带损,他们说可明白英国为什么叫“日不落帝国”了,那是因为太阳根本就升不起来。
埃斯皮举这个例子实际上是想说明人是可以改变天气的,那具体他打算怎么做呢?咱们下回再说。

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