科学史评话最新专辑

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  • 气象学史:23.一代宗师

    在1919年到1924年之间,皮耶克尼斯父子、哈尔沃·索伯格等人组成的团队建立了一套全新的天气科学理念的基础。一个瑞典的年轻学者托尔·贝吉龙提出了“锢囚锋”的概念。后来这些成果被写在了《气旋的生命周期和大气环流的极锋理论》这篇论文里,在1923年发表了。

    这篇论文提出了一个极锋理论。说白了,地球的极地上空有个冷空气的帽子,赤道地区有个暖空气的腰带。冷空气时不时伸出个舌头往南伸,暖空气也时不时伸出个舌头往北伸。中间这个冷暖空气交锋的过渡地带就以会出现弯弯曲曲的接触线。这个在中纬度地区绕着地球一圈的接触线就是所谓的“极锋”。地球是对称的,所以极锋也是有两个,北边有一个,南边也有一个。

    因为地球上有复杂的地形,有的地方是陆地,有的地方是海洋,到底是冷空气打败热空气,还是热空气打败冷空气,那就不一定了。接触线上高空部分,往往就是高空急流的路线。

    雅克比因为这一系列出色的研究,在1924年拿到了博士学位。你瞧人家这个博士学位含金量真是高啊……

    22 min
  • 气象学史:22.数值预报

    到了1916年,第1次世界大战已经打了两年了。按理说像理查森这样的观象台负责人是不需要应征入伍的。况且他岁数也大了,他都35岁了。而且他自己还反战,还不想服兵役。所以理查森内心挣扎了好久,最后决定还是上战场去看看,看看战争到底有多残酷。所以在1916年的5月,理查森就辞职了。有人说他实在是太冲动了,你这铁饭碗你就不要了,这么优厚的工资你也不要了。没办法,拦不住。所以理查森就去了法国战场。

    到法国以后。理查森一边负责救护伤员,还得抽空改进他的算法,还得抽时间修改他的书稿。所有这些事都是在1916~1918年。他在法国战场上运送伤员的间隙完成的。

    当时的条件真的是很辛苦,有一次他的计算结果差点就化为乌有了。在1917年的香槟战役之中,他把写满计算结果的草稿纸塞到自己屁股兜里,结果在行军的途中全弄丢了,辛辛苦苦计算的结果全没了。但是他真是个幸运儿,几个月以后,他在战场上的一堆碎石头底下重新找到了这一沓草稿纸。这运气真是好的出奇了。

    理查森在自己的书里面添加了一个实际的案例。他使用的数据是威廉皮耶克尼斯提供的一套1910年5月20号的观测数据。这套数据包括整个欧洲的气象台在“国际气球日”对高层大气所做的观测。理查森就用这套数据来验证自己的计算方法。他外推计算了6个小时的变化,然后和实际的数值做比对。

    在战争条件下要完成这样的计算是非常不容易的,理查森花了很大的力气,但是最后算出来的结果和实际结果相比对发现完全是错的。他算出来的数字是实际数字的100倍。所以这次数值天气预报以失败而告终。

    不过,理查森还是把他的这次计算过程原原本本的写进了书里。他也承认自己的第1次数值天气预报是失败的。他认为是气球带回的测量数据不太准。但是后人去检查他的计算过程,发现他的模型初始条件不对,难怪会算错呢……

    20 min
  • 气象学史:21.卑尔根学派

    威廉受父亲影响很深,他仍然在研究电磁场和流体力学之间的类比关系。这带给他很多启发,使得他能够流体力学和热力学融合在一起,提出了自己的一套理论。而且他把自己的这套理论应用在了世界上最庞大的流体系统,也就是海洋和大气之中。

    在海洋里温度和盐度会影响海水的流动。在大气中温度和湿度也会影响大气的流动。1904年,他在斯德哥尔摩的物理学会进行了一次演讲。演讲的题目就是一种天气预报的理性方法。他把数学方程式应用到了原始大气数据信息之中,提出了一个开展数值天气预报的计划。他把热力学知识和流体力学原理结合起来,将使得天气预报变得更加准确。这样就脱离了依靠经验判断的时代。

    到了1905年他去美国做学术交流。他去了纽约的哥伦比亚大学和华盛顿的卡内基学院作特邀报告。他介绍了他自己的理论,他希望把热力学和流体力学都带入到天气预报工作中。他认为,气象学将作为一门科学彻底站立起来。一个学科是不是科学就看它能不能准确的预报下一时刻的变化。物理学为什么受人信任,就是因为物理学推算得很准……

    22 min
  • 气象学史:20.从中断到恢复

    菲茨罗伊开创的天气预报事业也遇到了重大的挫折。因为英国议会里面早就有人对他不满,这个部门花的钱都花到哪儿去了,有没有花到议会规定的方向上呢?社会上对菲茨罗伊的抨击也一直都没有停过。现在菲茨罗伊人已经去世了,那么对他生前主持的这份工作,就要进行一次彻底的评估。议会弄了一个调查委员会来搞清楚这件事,可是那些议会议员们又不懂气象学,他们必须选一个人来主持这个工作,那么找谁来做这次评估呢?大家选来选去,选中了高尔顿。

    高尔顿跟菲茨罗伊可是结下过梁子的。无论是在学术上还是私人关系上,这两个人都不怎么对付。当时有人评价过高尔顿,说他的头脑是数字和统计化的,没有任何想象力。本质上就是一个教条主义者。但是人家议会就认定了这个人了,那能怎么办呢?只能让高尔顿带了两个助手,开始对菲茨罗伊留下的全套数据资料展开核查。这可是高尔顿当年找菲茨罗伊要也要不来的宝贵数据,现在一股脑的全堆在了高尔顿面前……

    21 min
  • 神舟13号飞船返回

    我们的神州飞船是三舱结构,中间是飞船,也就是航天员的座舱,前头是轨道舱,后边是服务舱。俄罗斯的联盟号差不多也是类似结构。美国的龙飞船就不是这样,人家是个单舱结构,所以显得特别宽敞。美国的猎户座飞船和我国的新一代载人飞船也都是单舱结构。

    因为我们研发神舟飞船的时候还没有空间站呢,航天员要要在太空里完成一系列的试验任务,除了航天员生活起居的座舱之外,你还得单独弄个工作间对吧。所以呢,飞船就必须弄成一室一厅。

    我们的载人航天看上去是国家工程,但是真是没花多少钱。咱们的作风是能省就省,能一物多用就一物多用。经常是飞船返回地面了,轨道舱还留在太空继续工作一段时间,真是最大限度的利用资源。

    所以,我们的飞船整体上采用三舱结构,美国人的龙飞船就是运人的,只需要把人运到国际空间站就行了。他们也就没有必要搞什么三舱结构。我们现在有空间站了,所以新一代飞船也不需要搞三舱结构,未来登月又是另外一码事了,登月的组合体远比现在的飞船复杂多了……

    22 min
  • 气象学史:19.上将之死

    对于格莱舍和菲茨罗伊这样的先驱,当时的老百姓普遍不能理解他们这些人到底在干些什么呢?再加上各种小报的恶毒攻击,这些人的形象就变得非常奇怪。格莱舍倒是不怎么在乎。他脸皮厚。但是菲茨罗伊就不行了,他脸皮薄,人家说他什么话,他都往心里去。

    1864年这一年,他接二连三的遭受打击。贸易委员会削减了他的预算,位于南部沿海地区以及威尔士和苏格兰的电报站,都得不到资金支持。没办法,他也只能裁掉了8个观测站。观测的数据少了吧,菲茨罗伊的天气预报已经变得更加不准。公众对他的指责也就变得越来越多。菲茨罗伊已经59岁了,他也已经是个老人,而且身体大不如前。想当年他是个棒小伙子,在火地岛的高山上爬上爬下一点都不觉得累,现在就不行了,整个人都已经显得很颓废。

    到了1865年的3月份,他参加了皇家地理学会的一次会议,当时大家组织了一支北极探险队,请他对这个探险队发表一些见解,反正最后大家看他是怒气冲冲的离开了大会现场,据说是大会主席默奇森爵士对他有所怠慢,他不爽。

    菲茨罗伊的身体实在是撑不下去了,所以他把气象局的工作交给了别人,他自己回到家里休养一段时间。老婆孩子热炕头,他也可以享受一下天伦之乐。只要他不投入工作,经过一段时间的休息,就会让他精神焕发,但是他接触任何一丁点压力,他马上就会崩溃,这个人的精神仍然是处于一种非常脆弱的状态……

    21 min
  • 气象学史:18.女王的使者

    气预报渐渐的就变成了普通公众每天都很关注的一项内容。《每周一刊》还刊登了有关气象学研究的专栏文章。这篇文章向大家详细的介绍了菲茨罗伊和他的气象局,这篇报道也引用了很多数据。比如说,气象局已经从800艘商船的航海日志中收集5500个月的观测记录;海岸线的灯塔看守人负责统计大雾的次数和风向;各个气象站负责记录气温变化和露点的温度。这些统计数据为气象学这一门新兴学科提供了丰富的营养。

    新闻媒体写文章都是有套路的,介绍完气象局的工作,他们开始采访航海相关人员,记者们走访了55位港务监督,其中有46位支持风暴预警,有7位表示不确定,仅有3位表示不满意。看来菲茨罗伊的铁杆粉丝还真不少。

    但是菲茨罗伊万万没想到自己的粉丝里面有一位特殊人士。《每周一刊》上这篇文章登出来以后不久,在一个礼拜天的早上。有人来敲菲茨罗伊家的门。当时菲茨罗伊两口子不在家,他们去教堂参加活动了。只有女儿劳拉在家。劳拉听见有人敲门还以为是爹妈回来了。打开门一瞧,这个人他从来也没见过,根本就不认识。上前一问才知道,这位居然是维多利亚女王派来的。

    那劳拉当然受宠若惊啦,怎么女王的使者会上他们家来呢?一打听才知道,原来是人家想来问问菲茨罗伊海军上将,明天到底啥天气?合着是来问天气预报的。女王陛下打算坐船去怀特岛的奥斯本宫。原来是女王陛下要出远门,难怪关心天气呢。菲茨罗伊万也想不到,女王居然是他的大粉丝……

    22 min
  • 气象学史:17.气球上的冒险

    到了1862年的7月17日,格莱舍终于准备好了一切,他拎着一大堆的仪器坐进了气球吊篮。驾驶员是个经验丰富的老手,他叫考克斯维尔,头顶上那个大气球刚充满了气,容积2500立方米,直径大概有17米的样子,这家伙叫猛犸象号,这是当时体积最大的气球了。

    气球刚一起飞吹来一阵大风,气球整个就斜过来了。格莱舍站起来一看,气球吊篮奔着一根烟囱就抡过去了,可把格莱舍给吓死了。好在气球并没有撞上什么障碍物。等升到高空了,周围什么都没有了,他反倒放心了。他开始冷静下来,记录仪器上的各种数据。5分钟以后气球就钻进了云层,地面上的人就看不到他们了。

    十几分钟以后,他们钻到了云层的上面,灿烂的阳光照射到了气球上。这时候他们的高度将近3千米了。高空的气压比较小,所以气球就鼓起来了,整个气球显得非常的饱满。从高空观看大地,可以说景色是美不胜收,可惜格莱舍不是来看风景的,他简直忙不过来了,要记录的数据实在太多。半小时以后他们上升到了5000多米,朵朵白云已经在他们脚下很远了……

    21 min
  • 聊聊抗原与核酸检测

    最近几天上海降温了。风乎乎的刮,而且还在下雨,天气显得特别冷。3月份嘛,算是倒春寒吧。希望这场倒春寒早点过去。我这几天就在家里猫着,因为疫情的关系,小区被封起来了,外边的店铺也都关门了。我想出小区溜溜也不可能了。居委会的人拿着大喇叭通知大家去小区里的小河边做核酸检测。捅鼻子捅得我这叫一个酸啊。我想,全国也有很多地方都封起来了,估计大家跟我都差不多,也都经历过这个过程。所以呢,这个礼拜咱们就闲聊两句疫情的事儿

    上海这里是尽可能压缩封闭范围,压缩封闭时间。说白了就是尽量把圈圈画的精确一点,小一点,否则对经济的影响太大了。我是天天宅在家里写稿子或者看书,可以完全居家办公,汪老师就不行了。不管是家封闭了还是办公室封闭了,都会影响他的工作和生活。毕竟他拍视频还是在办公室比较方便。

    我想大多数人都不愿意正常的生活被打乱。谁不愿意想去哪儿去哪儿呢,对吧。现在,国家开始推广抗原筛查、核酸诊断的检测模式。大家对抗原检测很感兴趣。大家对核酸检查已经很熟悉了。那么抗原检查又是怎么回事儿呢?那说来就话长了……

    21 min
  • 气象学史:16.皇家宪章号事件

    这场风暴吹了3天,受损的船只绝不是只有皇家宪章号一艘,一共有133艘船沉没,另外有90艘船受损,大约有800人因为这场风暴而丧生。当然最惨的就是皇家宪章号,所以这场风被称为“皇家宪章风”。

    菲茨罗伊立刻就忙起来了,他到处走访,去问问看守灯塔的人,去问问目击者和亲历者。他领导的观测网络也把数据汇集到了他的办公桌上。最后他得出了一个结论,这就是一个典型的水平气旋,从南向北扫过了英伦三岛。他和助手以每小时一张图的密度把整个风暴的全过程绘制在了地图上,菲茨罗伊给这些图表起了个名字叫“天气图”。

    在菲茨罗伊的这一连串的图上,螺旋形的风暴显露无疑。菲茨罗伊断定,距离风暴中心30公里到80公里的区域是最危险的地方,因为这一圈的风速达到了160公里/小时。菲茨罗伊对冷暖气团的交汇处特别感兴趣,他把冷暖气团想象为互相对抗的敌人,对抗越是激烈,天气变化就越是激烈……

    21 min

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