蒸发

1687 年，哈雷发表了几篇最早定量研究海洋和湖泊表面的蒸发的论文。这些论文开始先叙述一个实验，它用来测定夏季暑热下水的蒸发率，然后将数字结果应用于地中海（包括黑海）的收支（Phil.Trans.，Vol.XVI.No. 189）。

哈雷写道：“我们弄来一秤盘〔盐〕 水，大约深 4 英寸、直径 79/10 英寸，里面放一个温度计；我们再用一盆木炭使这水达到我们在最炎热的夏天所观察到的空气之温度；温度计今人满意地进行指示。这样做以后，我们再把这一秤盘水连同其中的温度计一起放在天平横梁的一端，在另一只秤盘里则放上法码与之精确地平衡；通过加上和撤去木炭盆，我们发现很容易把这水精确地维持在同样的温度上。”

根据容器的尺寸和所观察到的水的重量损失，哈雷计算出，水面由于蒸

发而下降的速率为 12 小时下降十分之一英尺。因此，哈雷假定地中海在炎热

夏日里一夭受日照 12 小时，这样每天就产生十分之一英寸水汽，他由此计算出地中海每天损失的水为 5，280，000，000 吨。

这个损失怎样弥补呢？这部分地系由来自支流的入流补充：哈雷粗略地估计了支流的贡献：他假定地中海系统的九大支流每一条供给的水量十倍于泰晤士河。在金斯敦对泰晤士河的宽度、深度和流速的观测表明，泰晤士河每天的流出量为 20，3oo，000 吨，而这个量的九倍也只及地中海每日损失的三分之一左右。哈 (321)雷得出结论说：余下三分之二的一部分必定由夜间的露水补充，而差额则由宜布罗陀海峡流入的强大洋流供给。

哈雷的上述研究可能是从佩罗和马里奥特对塞纳河的流出量同其流域的降雨量所做的数字比较得到启示的。（关于佩罗，见第十六章边码第 316 和317 页。）在他的《论水的运动》（Traite du Mouvement des Eaux）中， 马里奥特坚持认为，降雨足以维持河川流动；为了证明他的论点，他还进行了计算，这计算尽管今天看来不能认为是精确的，但却不无意义。用放在屋顶上的雨量计在第戎作的观测表明，一年的降雨量不少于 15 英寸。马里奥特计算出，这将给塞纳河流域带来 714，150，000，000 立方英尺水的降雨量。他然后估计了塞纳河在罗亚尔桥处的截面积，也估计了它的流速；他注意一根浮在水面上的棒头的速度，并考虑到下层水流速度较慢，由此而得出了塞纳河的流速。他得出塞纳河一年的外流水量为 105，120，000，000 立方英尺， 即不到雨水所供给的水的六分之一。因此他论证说，即使雨水降下后马上有三分之一蒸发掉，有一半留在地上，塞纳河也仍然可得到充分的水的供应。

在他的第二篇论文（Phi1.Trans.,Vol.XVII,No.192）中，哈雷继续考查了从海洋跑出去的水汽怎样又回到海洋的问题；他的泉水来源理论再次复活了马里奥特的思想。不过，这位法国物理学家相信泉水仅由间断的雨水维持， 但哈雷却把泉水归因于高高山脊上不断降下的水汽，而山脊上的寒冷空气无法容纳这么多水汽。这个假说是使他在圣赫勒拿岛时感到不适的那浓重结露所提示的。在降水时，水汽“从岩石裂缝中滴落；这水汽有一部分进入山峰的洞穴里，水在那里象在一个蒸馏器里似地聚集起来而流入它所遇到的岩石缝隙里，缝隙里一旦注入了水，所有来到那里的多余的水便都跑到最低的地方，而从山坡上跑出来的水就形成了一股股泉水。”这些泉水汇合成河流， 把水再带回海洋。

在哈雷的指导下，亨特在格雷歇姆学院对蒸发进行了进一步研究，有关的介绍见 1694 年的《哲学学报》（Vo1.XVIII，No. 212）。其目标是证明太阳和风对于水在它们作用下的蒸发必定起着重要的作用。结果发现一片有遮掩的水面在室温下的蒸发速率仅仅是：上述 1687 年测量中所观察到的速率的几分之一，哈雷认为这根本不足以说明所测得的降雨量。因此，他把为抵消降雨量所需要的剩余蒸发归因于一些被排斥的因素，即太阳“搅动”水粒子的作用和当水汽从水面升起时风驱除它的作用。

最后一篇关于蒸发的研究论文很晚到 1715 年才发表，它具有重大的科学意义（Phil.Trans.Vol.XXIX,NO.344）。这篇论文主要研究没有出口的海洋和湖泊（例如里海、死海、的的喀喀湖，等等），表明它们的水必定不断上涨，直到表面蒸发造成的损失刚好抵消流入的水。鉴于这种湖泊总是咸的， 而海洋在某种意义上也是没有出口的湖泊，哈雷提出了他的著名设想，即根据海洋的盐度来推算地球的年龄。

他的方法出于这样的考虑：河流每天每日都把溶解的盐带给海洋，但海洋发散出的蒸汽却完全是淡水。因此，海洋的盐度必然不断增大。（这些思想同公认的瓦雷尼乌斯的观点形成鲜明的对照，按照后者，海洋的盐分来自沉没的盐岩，河流的入流仅仅倾向使海水变淡。——Geographia Generalis， 1650，Cap.XV）。于是，如果能够确定海洋在两个相隔好多世纪的时代的盐度，并记录下这期间里盐度的增加量，那末，一个相对和数便会给出其间河流必定贡献盐分给海洋的那段时间的长短。然而，这里存在不确定性（哈雷认识到这一点）：海洋可能在当初形成时原来就有一种盐源。我们今天还得承认一种甚至更为严峻的反对意见：河流供应盐分伪速率在整个以往年代里可能不是恒定不变的。

而且，哈雷也知道他不能指望亲自将这建议付诸实施，因为海洋盐度的增加必定是非常缓慢的，同时又没有古代的盐度值记载可资同现代的测量进行比较。带着他那惯有的对未来几代人寄予的期望，哈雷写道：“因此，我建议学会提供实验机会，测量海洋目前的含盐量，并且也尽可能多地测量湖泊，这样就可以把这些数据记录下来，造福于后世。”

(323)虽然当时没有资料可供作数字估计，但十分明白，这种方法的应用将赋予地球以相当古老的年龄。因此，宗教见解已受到怀疑的哈雷不得不提防教士的非难。于是，借助于证明地球年龄必定有限，他声称自己起劲地反对卢克菜修的学说（当时正得到一定的支持），后者认为地球从来就存在着。哈雷进一步论证说，人类之在六七千年前形成同地球的可能年龄无关。因为， 人是最后在第六日创造的；鉴于太阳是在第四“日”才创造的，这里的“日” 可能不是自然的日。①