风

在认识到了大气压强是许多物理现象的成因之后，很快人们通常就把大气的运动归因子支配这个压强的平衡受到扰动。托里拆利看来最早试图根据这条物理原理来解释气流。他在其《学院课程》（LeziOni Accademiche）（佛罗伦萨，1715 年）的有一课里假定，空气比较稀疏的区域和其他空气较密区域之间的均衡是借助我们看做为凤的那种气流实现的。他就这种均衡举了一个例子：在暖和的春日，从大教堂的门口吹出冷风——一种在意大利特别常见的现象。他这样解释道：“这时大建筑物里的空气明显地比附近的空气冷和浓重。因此，空气就从门口吹出来，有如一幢建筑物里的水当其壁上突然开了一个口时便从里面流出来”（托里拆利，上引著作，第 50 页）。

在马里奥特的鼓动下，在巴黎、第戎、洛什和法国其他地方同(317)时进行了气压观察；马里奥特还试图从德国获得类似的资料以便进行比较。在他的《空气本性论》中，他试图把气压计的指示同天气和风向关联起来，并试

图应用当时惯用的相当粗糙的机柯假说来解释这种关联。

哈雷对当时企图确立山的高度和山颠与山脚间的气压差之间的联系这种尝试很感兴趣。1697 年他访问斯诺登山，在那里亲自：进行气压观测。大约十年以后，约翰·雅各布·朔伊希策尔用一台气压计测定阿尔卑斯山脉有些山峰的未知高度，他并把结果按照哈雷公式修低（参见 F.Cajori，Irlstory of Determi）iatioils of the Heights of Mountains，in Isis,Vol.XID。

哈雷在他的论文结束部分也对风、天气和大气压强间的联系作了与马里奥特相似的推测。这个时期就这一问题所作的推测价值大都不大，曲解了风同气压分布的关系。例如，哈雷猜测高气压是由两股相反方向的风汇合而造成的空气累积所引起的，而低气压则是两股气流辐射造成的部分排气所引起的；晴天从北方或东方刮来又冷又浓密的风。这是因为根据阿基米德原理，一旦大气下层的密度不足以支持水汽，水汽就会象雨一样降落下来。

既然在确定天气状况时已赋予风以如此重要的作用，所以哈雷自然接着便进一步探索风的分布和成因。因此，哈雷接着投寄给《哲学学报》一篇关于“信风和季风”的论文（Vo1.XVI，No. 183）。这篇文章综述了三大洋盛行的凤，并附以一张凤图。这篇综述标志着对瓦雷尼乌斯的一个进步，后者的综述（GeographiaGeneralis，Amstelodami，1650）当时被奉为最高成就；而这张图实际上是最早绘制的气象图。文中正确地描述和刻画了热带风带的基本特征——赤道无风和东北与东南信风；还指出了太阳偏角周期变动所引起的季节性变动。哈雷根据亲身回忆对大西洋的状况(318)作了详尽而又丰富的论述。对印度洋他自然知道得很少；至于太平洋，他主要依据西班牙海员的含混的报道。

哈雷的信风理论从以前关于这个问题的十七世纪作家那里汲取了一些东西，同时又为乔治·哈德利在十八世纪提供的公认解释指明了道路。哈雷把这些现象归因于“太阳光线对空气和水的作用，因为他在大洋上每天都既在考虑灵魂的本性，也在考虑邻近大陆的情势：因此我第一要说，按照静力学的定律，受热后变稀或膨胀较弱、因而较重的空气，必定向空气变稀较厉害、较轻的部分运动，从而使空气趋于不平衡；其次，随着太阳不断地向西移动，空气由于受太阳极强的经圈热的稀疏作用而趋向之的那个部分也随太阳一起向西移动。因此，整个下层空气都是这个趋势。这样也就形成了总的来说从东方来的风，它影响到一个浩瀚大洋上空的全部空气，使各个部分相互推动，从而一直保持运动，直到太阳重又回复下一返程（已失去的运动借此恢复），如此东风永不停息。”这就是说，信风是下述两个因素的结果：

地面空气向热赤道的对流位移；和
空气沿着沿热赤道的日下点向西流动。这解释了为什么信风一般都既倾向于经圈，也倾向于纬圈；而信风分布的不规则性则归因于地形的干涉。

在把信风同太阳的热相联系时，哈雷汲取了弗兰西斯·培根的思想，培根曾尝试把热带的拔立柴风①归因干太阳热引起的空气膨胀（ Historia Naturalis et Experimentalis de Ventis，1638）；他还更多地汲取了瓦雷尼乌斯的思想，后者认为，太阳使热带的空气稀疏化，从而在自身从东向西运动时同时把空气沿这个方向推进（瓦雷尼乌斯，上引著作，Cap，XXI）。然而，哈雷的解释标志着对伽利略的一个进步，伽利略相信地球表面之不规则带着下层大气在其自转时一起转动：但热带海洋区域除外，在那里没有这种不规则性，地球的向东运动最快，因而永远剖东风（ Two Chief

Systems,(319)Dialogue IV）。但是当马里奥特把不定风之从西方来的方向归因于下述事实时，他比哈雷更接近现代解释：地球表面的向东运动在赤道处比在高纬度处更迅速，因此从热带向北刮的风被折向朝东（Traite du Mouvement des Eaux）。

哈雷认识到，每一股气流只是一个完全环流的一部分，因此“在下面的东北信风将伴有在上面的西南风，而东南风伴有在上面的西北风。”这条原理直接导致他解释季风。“印度洋北面，在纬度 30°这个（信风的〕通常界限之内，每一块陆地即阿拉伯半岛、波斯、印度等等⋯⋯当太阳接近垂直地向北通过时，都要遭受难忍的炎热；可是当太阳向另一个热带移动时，它们还是相当温和的；因为这些陆地上一定距离内的山脊据说冬季常常覆盖着冰雪，而当空气经过其上空时必定大大变冷，因此就发生了下述情形：按照这个一般规律从印度洋东北方来的空气，有时比这个环流从西南方带回的空气热，有时比它冷；所以，底流或者说底风有时从东北方来，有时从西南方来。” 因此，哈雷认为季风是地方性信风的变态，而不是这些陆地的独立的对流效应。不过，他的解释标志着对当时盛行的各种见解的一个进步。

胡克也揣测了信风的成因（Posthunious WOrks，1705）。他认为，由于地球的转动，大气在赤道处的压强比在高纬度处小，因而有点退向太空。因此，空气从高气压区域向低气压区域运动这个自然趋势将引起风从地面向赤道刮去，而通过赤道风又从较高的上空返回极地，从而维持一种恒定的空气环流。

冒险家威廉·丹皮尔的著作扩充了风分布的知识，但没有提出理论。乔治·哈德利在他 1735 年关于信凤的经典论文（ Phil.Trans.,

Vol.XXXIX，No.437）中赞同这样的见解：太阳通过使赤道处的空气变稀疏而成为信风的最初原因，但他认为，“空气之永恒地(320)向西运动不可能仅仅起因于太阳对它的作用。”他的解释是，“当空气从热带向赤道运动时，由于速度比它所到达的地球的那些部分的速度慢，因此它将相对地球在这些部分的周日运动有一个相对运动；而这同向赤道的运动相结合，便在赤道的这一侧产生东北风，在另一侧产生东南风”；“由于来自南北的两股气流相汇合”，所以风在赤道处是正东向的。哈德利根据这条原理解释了温带的西风。这方面研究后来的发展同博伊一巴洛的名字相联系。