中国古代在气象学上的成就 (1)
气象学是人类在生产斗争中最迫切、最需要、最基本的一种知识。人们若不能把握寒暑阴晴的规律，无论衣食住行都会发生问题的。远在3000年以前，殷墟甲骨文中，许多卜辞，都为要知道阴晴雨雪而留传下来。积了多年的经验，到周代前半期，我们的祖先已经搜集了许多气象学的经验，播为诗歌，使妇孺统可以传诵。如《诗经》里“相彼雨雪，先集继霰”，就是说冬天下雪以前，必要先飞雪珠。又如“朝 于西，崇朝其雨”，意思是说早晨太阳东升时西方看见有虹，不久就要下雨了。到了春秋、战国时期，铁渐渐普遍应用，生产技术和交通工具大有改进，我们天文学和气象学的知识也大大提高。如二十四节气的确定，分至启闭、定期风云的记录，桃李开花、候鸟来往的观察，都在这个时期开始了。《吕氏春秋》、《夏小正》、《礼记·月令》是秦、汉时代的作品，但仍不失为世界上最早讲物候的几本书。从西汉以来我们气候知识逐渐地累积，逐渐地增多，这广大宏富的经验留传下来，在民间成为天气歌词，如“朝霞不出门，暮霞行千里”这类谣谚。到了文人手中，便引入诗章，像苏东坡“三时已断黄梅雨，万里初来舶棹风”这类诗句。中国各地方天气谣谚统是从了解自然现象得来，其数目的众多是世界无双的。过去朱炳海先生已搜集各地方天气歌谣，成为专书，但他所搜集的还不过一部分而已。一般地来说，从西汉以来，我们的气象知识从三方面发展着：（1）观测范围的推广和深入。（2）气象仪器的创造和应用。（3）天气中各项现象的理论解释。在这三方面，我们祖先统有了伟大成就，直到明初，即公元15世纪时代，我们在气象学的认识，许多地方都是超越西洋各国的。
（1）在《史记·天官书》中，气象和天文是混为一谈的。从西汉以后，关于特殊的气候，如大旱、大水、大寒、霜、雪、冰、雹等记载不但继续增加，而且记录的地域范围也不断扩大，这类记录详略很不一致。在各时代，凡是首都所在地的区域，总特别被重视，如东汉时代的河南，唐朝的关中，南宋时代的两浙，气候记载特别详尽。要从这类记录中来断定东汉到明、清1800年气候变迁是有好多问题的。但若加以适当的处理和选择，仍可作为很有价值的资料。如南宋时代首都在杭州，从高宗绍兴元年（1131）到理宗景定五年（1264）的133年间，有40次杭州晚春下雪的记载。从这记载和近来杭州春间终雪，即是春天最后一次降雪日期相比，我们可以推断在南宋时代春天的降雪期，要比近来延迟两个星期，却和上海的终雪期相接近。这就是说，在12、13世纪的时候，杭州的春天要比现在冷到摄氏表1度之多。在我们的史书上和各地方方志上，古代气候记录的丰富是世界各国所不能比拟的。到明、清二朝，天气的记录更要详细些。北平故宫文献馆里，原藏有北京、江宁、苏州、杭州等地的晴雨录，其中最悠久的是北京的记录，从雍正二年（1724）起到光绪二十九年（1903）凡180年之久，每次下雨雪统记载有日月时辰，可惜没有尺寸。
（2）在气象仪器方面，雨量器和风信器统是中国人的发明，算年代要比西洋早得多。《后汉书·张衡传》“阳嘉元年（132）张衡造候风地动仪”，后汉书单说地动仪的结构，没有一字提及候风仪是如何样子的。因此有人疑心候风地动仪是一个仪器，其实不然。《三辅黄图》是后汉或魏晋人所著的，书中说：“长安宫南有灵台，高十五仞，上有天仪，张衡所制。又有相风铜乌，过风乃动。”是明明相风铜乌系另一仪器。其制法汉书虽不详，但据《观象玩占》书里说：“凡候风必于高平远畅之地。立五丈竿。于竿首作盘，上作三足乌，两足连上外立，一足系下内转，风来则转，回首向之，乌口衔花，花施则占之。”可知张衡的候风铜乌，和西洋屋顶上的候风鸡相类。西洋的候风鸡，到12世纪时始见于记载，要比张衡候风铜乌的记载迟到1000年。雨量器也是在中国最早应用的宋秦九韶著《数书九章》，其中有一算题，乃关于算雨量器之容积。到明永乐末年（1424），令全国各州县报告雨量多少。当时各县统颁发了雨量器，一直发到朝鲜，朝鲜的文选备考中，有一节讲明朝雨量器的制度，计长1尺5寸，圆径7寸。到清康熙、乾隆年间，陆续颁发雨量器到国内各县和朝鲜。日本人和田雄治先后在大邱、仁川等地，发现乾隆庚寅年（1770）所颁发给朝鲜的雨量器。高1尺，广8寸，并有标尺，以量雨之多少，均黄铜制。这是我们所知道的世界现存最早的雨量器，西洋到17世纪才用雨量器。
（3）天气歌谣当是气象学上一种感性认识。天气现象要得到合理的解释，必须从感性阶段发展到理性阶段。如毛主席《实践论》所讲的：“必须经过思考作用，将丰富的感觉材料加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的改造制作功夫，造成概念及理论的系统”，这在古代的气象知识上尤其重要。因为在中国古代的封建社会里，皇帝的地位是代天行道的，所以一有水旱灾荒，皇帝便想用祈祷或是旁的作为来改动天时。东汉王充第一个指出这种唯心论的不可靠。他的《论衡·明雩篇》里，举了许多例子。他的结论是：“人不能以行感天，天亦不随行而应人。”雷、电、冰、雹是空中最可恐怖的一种现象，许多人以为空中的雷神或龙王在作怪。王充《论衡》里龙虚、雷虚两篇，完全把这类迷信说穿了，而且他把雷的起因亦说得合乎近代的理论。他说：“雷者太阳之激气也，何以明之，正月阳动，故正月始雷。五月阳盛，故五月雷迅。秋冬阳里，故秋冬雷潜。”王充算是一位唯物主义者，他这种革命主张，应该对于中国科学上建立一种发酵作用，和西洋15世纪时代哥白尼的推翻太阳环绕地球学说一样。可惜他的非难孔孟的议论，不但见忌于封建帝王，而且得罪了当时的士大夫。所以他的学说一直没有被人重视。到了宋朝，气象学上的理论稍稍受到注意。北宋沈括，是很留心天气预告的人。据《梦溪笔谈》里所讲，他的预告天气很精确，受到宋神宗的重视。他出外旅行五更即起，四望星月皎洁，天无片云，才启程前进。到中午以前，即便住下。如此办法很少遇到风暴。到如今四川、贵州各村镇的小客栈门前纸灯上家家写有“未晚先投宿，鸡鸣早看天”的对联，犹是沈括的遗风。沈括解释虹说：“虹，雨中日影也，日照雨，即有之。”可惜他那时不知道有折光反射之理。比沈括稍后，南宋朱熹很留心云雨生成的道理。《朱子语录》说：“气蒸而为雨，如饭甑盖之，其气蒸郁而淋漓。气蒸而为雾，如饭甑不盖，其气散而不收。”这是很浅近的譬喻。一经说破，便觉浅近易知。正如地球绕日，现在妇孺皆知，但以古代那个时候的知识水准，要创立起来这种解释，是不容易的。
从明初以后我国知识分子受了八股文的劫难和束缚，对于气象学理论上就再没有什么贡献。西洋却在明朝末年，因为伽利略和他的弟子发明了气温表与气压表，再加其他物理学上的重要发现，气象学慢慢建立成为自然科学。
二十八宿与浑天仪 (2)
我国有二十八宿，印度也有二十八宿。我们若把中国二十八宿和印度二十八宿相比较，知道中国二十八宿距星和印度相同者有角、氐、室、壁、娄、胃、昴、觜、轸九宿。距星虽不同，而同在一个星座者有房、心、尾、箕、斗、危、毕、参、井、鬼、柳十一宿。其距星之不同属于一个星座者，只有亢、牛、女、虚、奎、星、张、翼八个宿。而其中印度却以织女代我们的女宿，河鼓即牛郎代我们的牛宿。从此可以知道，二者是同出于一源的。这二十八宿究竟起源于中国还是起源于印度，从19世纪初叶起，西洋人热烈地辩论了100多年，不得结论。但从中国二十八宿以角宿为带颈的和牛、女两宿的变动看起来，二十八宿的发祥地无疑是在中国。
二十八宿的全部名称，虽到秦汉时代的《吕氏春秋》、《礼记·月令》、《史记·天官书》、《淮南子》等书里才看到，可是《诗经》里已经有火、箕、斗、定、昴、毕、参、牵牛、织女诸宿之名。大概在周朝初年已经应用二十八宿。到战国中期，楚人甘公、魏人石申，著有《甘石星经》。书中载有128个恒星黄道度数和距北极的度数。从这些数目，可以断定这位置是战国中叶，即公元前三百五六十年所测定。西方古代最著名的恒星表要算托勒玫的恒星表，在公元后2世纪所成，系抄录公元前2世纪伊巴谷观测的结果。其中载有1020个恒星的位置。《甘石星经》所载的星数虽然较少，但观测年代却早了200年，而且精密程度也不相上下。西洋最早的《恒星表》是希腊阿列士太娄和地莫切利司二人合著的，也在《甘石星经》之后七八十年，到了东汉和托勒玫同时的张衡，已知“到中外之宫，常明者百有二十四，可名者三百二十，为星二千五百，而海人占未存焉”。张衡创浑天学说；做浑天仪，立黄赤二道，相交成二十四度；分全球为三百六十五度四分度之一；立南北二极；布置二十八宿及日月五星，以漏水转之。某星始出，某星方中，某星今没，和实际完全一样，其精巧为以前中外所未有。张衡不但对于天文有很好的成就，他还发明了候风地动仪。同时他也是有数的文学家和艺术家。他死后崔瑗为之撰碑说他“数术穷天地，制作侔造化”。无疑地像张衡这样的人，在任何时代、任何国家，统可成为一个凤毛麟角的人物。
我国东部雨泽下降之主动力 (3)
我国东南季风来自海洋，含充分之水汽，其为雨泽之源，可无疑义。唯此等水汽何由凝结而成雨泽，颇可资研讨，推其原因，必有一种因素，使此气流上升，体积膨胀，温度低降，而所含之水汽乃得凝结为云雨冰雪。上升愈高，速率愈大，则所降之雨泽亦愈多。所以致气流上升之道凡三：曰地形，曰日光辐射，曰风暴；而风暴复有飓与台之别。我国东部各省无绵亘不绝之高山，虽据天台、庐山、泰山、崂山诸测候所之记载，其雨量胜于平地，但此等孤立山峰所成之地形雨，均囿于局部小面积，无关宏旨。日光辐射于地面，使岩石泥土炎热可炙，下层空气与地面相接触，则温度升高，体积膨胀而上腾成对流。由对流作用而使近地面之潮湿空气扶摇直上，因以行云致雨者，是即夏季之热雷雨，以阳历7、8两月为多。
北京、济南之雷雨集中于夏季6、7、8三个月，至长江流域则春季3、4、5各月雷雨亦渐盛行，至广州则春季雷雨之多，不亚于夏季矣。
风暴有台风与温带风暴之别。台风源于热带，故称热带风暴，与温带风暴性质不尽相同。台风初由东南趋向西北，入温带后改道由西南趋向东北。温带风暴则概自西向东，或自西南趋东北，或自西北趋东南，鲜有自东趋西者。此二者皆能使地面附近之空气上升，因以腾云致雨，而其种因则不同。温带风暴由于来源不同，温度、速度悬殊之两种空气相遇于一处，结果遂成所谓不连续面，热气流受冷气流之袭击而上升，遂以造成云雨。我国冷气流，冬季来自西伯利亚与蒙古，夏季则取给于东北太平洋。暖气流则渊源于南海，东南季风即挟载暖气流至中国之最重要工具也。闽、粤一带地处南陲，冷气流至此已成强弩之末，故温带风暴鲜有莅止者。长江流域在冬春之交为冷暖气流互相消长之地，故3、4、5、6各月长江流域飓之数亦特多。华北与东北则春、冬、秋各季风暴之数远在长江流域之后，但一交夏令，则飓风反多于长江流域。盖当6、7月之交，东南季风盛行于我国，长驱直入以至蒙古边境，此时冷热空气流交错之处北移，不连续面亦随之以北，华北、东北之雨量乃因以激增。
台风或热带风暴则起源于赤道左近，北半球之东北信风与南半球之东南信风相汇集而成旋流。此二种气流温度不相上下，故无不连续面存在其间。但因二者风速、风向不相同，故卷成涡流；涡流既生，气压降低，而四方气流群趋之，使中心之气流上升遂成旋风。太平洋中菲律宾群岛之东部，于夏、秋之交，为南北两半球信风交错之处，故是处最易产生台风。台风成立而后，渐向西北移动，由吕宋、琉球、台湾而侵闽、粤、江、浙之沿海。凡其所至吸引附近空气卷入漩涡，而使之上升，酿成滂沱大雨。
综上所述，足知降于我国各部之雨泽，乃由东南季风自南海挈载而来。然东南季风所含水汽非使其上升则不能酿成云雨。而上升之道或由于山岭之梗阻，或由于日光辐射之吸收，或由于不连续面，或由空中之旋流，因是而有地形雨、雷雨、飓风雨与台风雨之别。在我国东部连绵不绝、嶙峋巍峨之山岭，尚只限于局部，故地形雨不占重要位置。雷雨除华南而外，只限于夏季6、7、8各月。台风雨影响于闽、粤沿海最大，而集中于7、8、9各月。飓风雨则各月皆有，唯华北在冬季因空气干燥，故虽有飓风而无雨；华南则冷气流已成强弩之末，故终年飓风甚鲜；长江流域所受于飓风雨赐者独多，此所以长江流域各月雨量之分配亦较华南、华北为平均也。
论祈雨禁屠与旱灾 (4)
本年（1926）自入春以来，长江、黄河之下游，以及东北沿海一带，雨量极形缺乏。据上海徐家汇气象台之报告，上海本年雨量之稀少，为34年之所仅见。计自阳历1月至5月，本年合共雨量只抵往年同时期内平均61％。山东、直隶、奉天（今辽宁）各省，亦纷纷以旱灾见告。于是各省当局，先后祈雨禁屠，宛若祈雨禁屠，为救济旱灾之唯一方法。此等愚民政策，若行诸欧、美文明各国，必且被诋为妖妄迷信，为舆论所不容。而在我国，则司空见惯，反若有司所应尽之天职，恬不为怪。夫历史上之习惯，是否应予以盲从；愚夫愚妇之迷信，是否应予以保存，在今日科学昌明之世界，外足以资列强之笑柄，内足以起国人之疑窦，实有讨论之必要也。
大旱祈雨之事，在我国起源极早。《周礼·司巫》云，若国大旱，则师巫而舞雩。又《女巫》云，早暵则巫雩。《礼记·月令》云，命有司为民祀山川百原乃大雩。《诗·桑柔》：
倬彼云汉，昭回于天。王曰于乎，何辜今人！天降丧乱，饥馑荐臻。靡神不举，靡爱斯性。圭璧既卒，宁莫我听？
旱既大甚，蕴隆虫虫。不殄禋祀，自郊徂宫。上下奠瘗，靡神不宗。后稷不克，上帝不临。耗 下土，宁丁我躬。
又汉何休注《春秋公羊传》曰：
旱则君亲之南郊，以六事谢过自责：政不善欤？使人失职欤？宫室崇欤？妇谒盛欤？苞苴行欤？谗夫昌欤？使童男童女各八人而呼雩也。
在君主专制时代，天子抚有兆民，代天行使职权，偶有灾荒，即当引咎自责。“故耗 下土，宁丁我躬”之口吻，出之于当时之天子，极为得当。即在今日视之，亦只能认为科学未明，知识不足，要非敷衍之政策也。自来祈雨之诚，无过于北宋之张士逊。《宋史·张士逊传》： (5)
士逊字顺之……为射洪令，后知邵武县，以宽厚得民。前治射洪以旱祷雨白崖山陆史君祠，寻大雨，士逊立庭中，须雨足乃去。至是邵武旱，祷欧阳太守庙，庙去城过一舍，士逊彻盖，雨霑足始归。
张士逊之愚，虽不可及，而其诚要足嘉，以视普通官吏之祈雨为循行故事，官样文章者，已足多矣。
且我国号称共和，则上自总统，下迄知事，应对于人民负责。旱潦灾荒，须备患于未形，植森林，兴水利，广设气象台。不此之图，而唯以祈雨为能事，则虽诚悫如张士逊，夫亦何补哉？
禁屠善政也，若干科学家主张蔬食不背于卫生，而在人满为患之中国，则蔬食尤宜提倡。据英国第二生产率委员之调查，谓“每100英亩的土地，若种马铃薯，可以供给420个人的食用；若种草饲牛，便只能供给15人” (6) 。足知日食膏粱之靡费。世界人口日多，恐将群趋于蔬食之一途。唯禁屠何为必于旱潦之时，则殊无理由之足言。禁屠与祈雨并提，其俗大抵传自西域。秦、汉之际，未闻有此习俗。六朝梁武帝酷好佛教，舍身同泰寺者屡矣，而武帝天监元年（502）、十年（511）均有事于雩坛。大同五年（539），又筑雩坛于籍田兆内，四月后旱，则祈雨行七事：一理冤狱及失职者，二赈鳏寡孤独，三省徭役，四举进贤良，五黜退贪邪，六命会男女恤怨旷，七彻膳羞弛乐。 (7) 此与何休注《公羊传》所引大同小异，特增六事至七事，而彻膳羞弛乐为何休注所无，实开后世禁屠祈雨之滥觞。《北齐书》：
孟夏后旱，则祈雨行七事（如梁之七事）。七日祈岳镇海渎，及诸山川能兴云雨者，又七日祈社稷及古来百辟卿士有益于人者，又七日乃祈宗庙及古帝王有神祠者，又七日乃修雩祈神州，又七日仍不雨复从岳渎以下祈礼如初。秋分以后，不雩但祷而已，皆用酒脯。初请后二旬不雨者，即徙市禁屠……
据南宋郑樵《通志》所载，则我国历史上禁屠以祈雨，当以此为始。六朝之际，胡僧往来频繁，其影响于我国之风俗习惯者颇多，而以北朝为甚。则禁屠以祈雨，非我国本有之习俗，乃传自胡僧，安可以为后世法？况当时祈雨行七事，而彻膳羞列于殿，其视为无足轻重可知。苟欲师法前人，亦不当舍本逐末。而近代官吏每逢干旱，不理冤狱，不赈鳏寡，不省徭轻货，不黜退贪邪，而唯 于屠之是禁，不亦数典而忘祖耶？
但苟在今日无冤狱之可理，无鳏寡之可恤，无徭货之可轻，无贪邪之可黜，犹可言也。特今日之军阀，往往为一己之地盘，不惜牺牲数千百无辜之生灵。自我国有历史以来，人民在水深火热之中，如现代者，亦不多觏，然则如欲禁屠以免天谴，亦应自禁军阀之屠戮人民始。
但祈雨之迷信尚有甚于禁屠者。去岁7月湘省旱灾，省当局迎陶、李两真人神像入城，供之玉泉山。不雨则又向药材行借虎头骨数个，以长索系之，沉入城外各深潭之中，冀蛰龙见之相斗，必能兴云布雨。又无效，则迎周公真人及所谓它龙将军者，并供之于玉泉山庙。仍无影响，则又就省公署内，设坛祈雨，按照前清纪文达公《慎斋祈雨》印本。此事载诸去岁7月沪上各报， (8) 事将一载而尚未见更正，当为事实。幸7月14、15日，长沙一带，即有骤雨。若不然者，当时湘省当局必另设新奇玄妙之方法以祈雨。长沙既不在沙漠带内，则在盛夏之际，天天祈雨，当必有奏效之一日也。
《左传》虽有“龙见而雩”之言，《易》虽载有“云从龙”之说，但媚龙以求雨，古时叙述最详者当推汉之董仲舒。依《春秋繁露》， (9) 则春旱求雨以大苍龙，夏以大赤龙，季夏以大黄龙，秋以大白龙，冬以大黑龙。此外尚有取虾蟆、燔豭猪之术，其说荒诞不经。董书早有人疑其为伪，或为隋、唐时人所作，亦未可知。自魏、晋以后，佛教盛行于中国，而召龙致雨之法，遂为当时人主所倚重。《图书集成》 (10) 载：
僧涉者，西域人也，不知何姓。少为沙门，苻坚时，入长安，能以秘咒下神龙。每旱，苻坚使之咒龙请雨，俄而龙下缽中，天辄大雨。
又唐李德裕《明皇十七事》谓：
玄宗尝幸东都，天大旱且暑，时圣善寺有竺乾僧无威号三藏善召龙致雨之术……
足知召龙致雨，为西域印度僧人愚人之术。至于礼拜偶像，其属迷信更无足声辨。近者风传鲁省当局，又有焚千佛山鸣炮打龙王之说。《春秋繁露》 (11) 谓：“大旱雩祭而请雨，大水鸣鼓而攻社。”则今之大旱鸣炮而攻龙王者，固亦无足异也。
但我国古时执政者，留心民事，其补救旱潦，不出以迷信而以科学方法者，则亦代有其人。所谓科学方法者何？即实测各州县历年之雨量，洞悉各种农产水量需要之多寡，然后因地择相宜之农产而种植之，使季候不致失时，旱潦不致常见是也。要而言之，则测量雨量实为救济水旱灾荒之唯一入手方法。因不然，则不能知该地之适于何种农产，遑论其他。而调查雨量，我国自汉以来即有之。郑樵《通志》 (12) 载：
后汉自立春至立夏尽立秋，郡国上雨泽，若少，郡县各扫除社稷，公卿官长以次行雩礼。
又顾炎武《日知录》 (13) 谓：
洪武中，令天下州长吏，月奏雨泽。盖古者龙见而雩，《春秋》三书，不雨之意也。承平日久，率视为不急之务。永乐二十二年十月（仁宗即位），通政司请以四方雨泽章奏类送给事中收贮。上曰：“祖宗所以令天下奏雨泽者，欲前知水旱以施恤民之政，此良法美意。今州县雨泽，乃积于通政司，上之人何由？知又欲送给事中收贮，是欲上之人终不知也。如此徒劳州县何为？自今四方所奏雨泽，至即封进朕亲阅也。”
仁宗所谓“欲前知水旱以施恤民之政”，确为扼要之言。所以防患于未然，意至善也。以视今之禁屠祈雨，灾象已成而始临时抱佛脚者，其识见固不可同日而语也。
且我国古时之测雨量，其为法亦甚精密，其仪器制法，在我国虽已湮没无闻，而在朝鲜之文献中，犹可得其梗概。《西游记》唐魏征梦龙王语云：
明日辰时布云，巳时发雷，午时下雨，共得水三尺三寸零四十八点……
其语虽似神话，但至少可知元、明时代， (14) 我国曾有以尺度量雨之观念。而我国古代之曾有量雨器，则可以朝鲜之记录证之。朝鲜之有量雨器，始于李朝世宗七年，即明仁宗洪熙元年，亦即成祖去世之翌年（1425）。 (15) 其制度具见《朝鲜文鲜备考》中计长1尺5寸，圆径7寸。明成祖既极关心于雨量之测度，则当时朝鲜之测雨器，必传自中国无疑。惜其器至今无存者，但已足以确定量雨器为我国所发明，盖欧、美各国至17世纪中叶始有是器也。
迨前清康熙时（朝鲜肃宗），复制有测雨器，分颁各郡，高1尺，广8寸，并有雨标，以量雨之多少，每于雨后测之。均系黄铜所制。日人和田雄治在大邱、仁川、咸兴等处，先后发见乾隆庚寅年（1770）所制之测雨台，如图所示。由此可知我国自洪武、永乐以来，其测雨之制度仪器，已不无蛛丝马迹之可寻。若在他国，将以先欧、美各国而发明自豪，而在我国人士则懵然无所知，其父斫薪，其子弗克负荷，可胜叹欤！
1922年，中华教育改进社在济南开年会时，中央观象台曾有请各省于每县择一中学或小学担任报告雨量及暴风雨案，当经大会议决，并由教育部行文至各省教育厅，训令各县办理其事。计其所费仪器一项，不过5元之数，洵可谓轻而易举。乃各省县均置若罔闻，视为虚文，至最近则教育部以经费支绌，竟有以中央观象台抵押借款之说矣。在平时不讲求以科学之方法调查雨量，及至旱魃为灾，乃唯知祈雨、禁屠、求木偶、迎龙王。以我国当局之所为，而欲列强之齿我于文明诸邦之列，安可得哉？
禁屠祈雨，迎神赛会，与旱灾如风马牛之不相及，在今日科学昌明之时观之，盖毫无疑义。欲明此理，吾人不得不研究雨之成因。雨乃由空中之水汽凝结而成。凡近地面之空气，均含有水汽，不特海洋旷野上之空气有之，即沙漠中之空气亦包含有若干。空中之降雨与否，要视乎水汽之能否凝结为雨点而定。凡空中温度愈低，则其所能含受之水汽亦愈少，是故空中温度若由寒而热，则必吸收地面上之水分；若由热而寒，则空中一部分之水汽即凝结成云、雾、雨、雪。是以空中温度之低降，实为降雨之最要条件。《朱子语类》：
气蒸而为雨，如饭甑盖之，其气蒸郁而淋漓。气蒸而为雾，如饭甑不盖，其气散而不收。
朱晦庵所引比喻虽确切，但言其然，而不明其所以然。镬中之水由燃烧达沸腾点而汽化上升，饭甑之盖，温度较低，故水汽遇之而凝结，此其理最明显。大地之上雨雪之成，殆亦类是。雨之所以成者，由于水汽温度低降达露点而凝结，而温度低降之原因则由于上升。特地面非若鼎镬之受爨炊，其上升之原动力则不同耳。
然则地面上之空气曷为上升乎？其故有三，而其结果皆足以致雨。
（1）由于海洋上或平地上之空气吹向山麓，逼迫使之上升。《天中记》 (16) 载：
大小漏天，在雅州西北（今西川雅安县），山谷高深，沉晦多雨。黎县常多风，故有黎风雅雨之称。
雅州之多雨固由于地面之高，易受上升之风也。世界雨量最多之地，首推印度喜马拉雅山麓之乞拉朋齐（chirrapunji），每年达11000毫米，十倍于上海、南京等地常年所受之雨量。其雨量之所以丰沛，亦与四川雅安同一原因。此外如南美安第斯山，北美希埃拉山，欧洲之阿尔卑斯山，皆为多雨之区，亦职此故。
（2）地壳内之热量，对于空气之温度虽不能生若干之影响，但垂丽于天之日球，其光芒达于地面，使岩石之温度激增，有类朱晦庵所喻之饭甑也。空气经蒸热而上升，遂以成云致雨。此等雨多为局部的，夏日之雷雨即其例也。火山爆发时挟巨量之热气熔岩上升，亦能致倾盆之大雨。
（3）但大多数之雨量，均为风暴所造成。风暴之组织，本篇以限于篇幅，不能叙述。但据近代挪威教授皮雅克尼斯（bjerknes）之说，则风暴中之所以降雨，乃由两种温度不同之空气，一来自南，一来自北，二者相遇，寒者重而热者轻，于是温暖之空气乃为寒冷之空气所逼而上浮。在温带中各处春、秋、冬三季之雨量，大抵起源于风暴。
空气之上升，虽为降雨之最要条件，但必空中本含有多量之水汽而后始有效。是故沙漠中地面温度虽高，虽有风暴，而卒不降雨。滨海之地以及各岛屿上，雨量极为丰富，则以其空气之湿润也。
综上所述，足知焚山放炮，虽足以酿成空气之上升，但力不足以致雨。美国之天然林，往往因故被焚，延烧数十百里，热气上腾，而成云者有之，但因而降雨者则尚未有所闻，至于禁屠迎会，其不能影响于云雨也盖明甚。
然则气象台之设立，果足以阻止旱灾之流行欤？曰，是又不然。气象台之责任，首在调查各地雨量之多寡，以及历年来雨量变迁之情形。次则在于说明各年度、各地方雨量变迁之原因。知雨量变迁之原因，则虽不能消弭旱灾于无形，但亦可防患于未然。我国之调查雨量，虽于后汉已见其端，至明初而制度大备。但迄今欧、美各国，虽均从事于此，独我国返落人后。国内各地历年雨量之记录，反赖法、日、英、俄诸国人士得以保存。
我国各处雨量多寡不一，多者如香港达2000毫米，牯岭达2600毫米，少者则新疆疏勒年仅87毫米。西藏之拉萨与江孜不过200毫米至350毫米，但旱灾并不视乎一地点雨量之多寡而定。盖雨量稀少之处，其所种植之农产，耕耘之制度，以及人口之多寡，均与雨量丰沛之处不同。古代人民已按各地之环境，相地之宜，而培适当之农产品。故雨量最少之地，未必为旱灾最酷之处也。
旱灾之多寡，实视乎一地雨量变更之程度而定。设甲乙二地，平均雨量每年均为1000毫米，苟甲地雨量年年无大出入，总在1000毫米左右，而乙地则有时仅500毫米，而有时则达1500毫米，其总平均之数虽与甲地不相上下，但甲地风调雨顺，而乙地则水旱频仍矣。
东亚各国，因在季风带内，故雨量多寡之变迁，远过于欧洲。雨量变迁之剧烈与否，在气象学上，以雨量之变率定之。以一地之平均雨量作为百分，则变率者，即各年雨量与平均相差之百分数。设甲地雨量第一年为1000毫米，第二年亦为1000毫米，其变率即等于零。又设乙地之雨量第一年为500毫米，第二年为1500毫米，其平均虽与甲地相等，但乙地雨量之变率即为50％。变率复可以两种方法定之：一曰平均变率，即各年变率之平均百分比也；二曰最高百分比或最低百分比，即在若干时期内，雨量最丰之年或最少之年之百分比也。
依德国气象学家汉恩（hann）之推算，则欧洲各处雨量之平均变率为12.5％，西伯利亚为25％。故西伯利亚雨量之变率，倍于欧洲，苟施以开垦，则旱潦势必多于欧洲。但在我国，则雨量之变率，较西伯利亚为尤大。如南京之平均变率为28％，至于黄河流域，变更当尤为剧烈。旱灾之来，在于雨量最少之年份，其理至明。1920年，北京雨量之数仅及常年44％，卒酿民九北方五省之旱灾。本年前5个月，上海雨量仅及常年的61％，内地尤少，南京不过常年的45％，若于梅雨期内不多降甘霖势亦必酿成旱灾也。欧洲50年间雨量最高之数达平均152％，最少之年达常年的54％。在同时期内，印度雨量之最高百分比达214％，最小百分比仅37％。知乎此，则印度之所以不时饥馑荐臻者，不难晓然也。我国各处极少50年继续不断之雨量记录，有之，则唯上海徐家汇之记录。自1873年至1922年50年中，上海雨量最高百分比为138％，最小百分比为60％。但上海以接近海洋，实不能代表中国全体。愈至内地则百分差亦愈大，如南京自1904年至1923年中，最高百分比即达160％，最小百分比为53％，已较欧洲之变率为大矣。
以上所述，均关于气象台记录雨量与计算变率之方法。至于雨量多寡之能否预告于事先，乃另一问题。目前欧、美各国气象台，其预告天气仅限于36小时以内，其预告一周以内之天气者，已属鲜见。至于数月或半年以后之雨旸寒燠，则无一气象台愿做正式之预告者，诚以气象学尚未发达至一程度，可以预料半年后之天气而有把握也。
但有若干气象家，业已尽力研究长期预告之方法，而尤以印度与日本之气象家为尤。因两国均多旱灾，欲避免其切肤之痛也。印度气象局局长英人沃克（walker），且已研究得有良好之结果，可以于年终时预料翌年印度夏季之雨量，其正式预告不久将施诸实行，若再加以年月，旱灾之来，或可预防于事先也。
但气象学家欲为长期的预告，其术固何由乎？依现时所知，则最有希望之途径有三：（1）以过去本地或他方之气候状况，测本地将来之气候状况。（2）以现在海流之情形，测将来之天气。（3）以日光之发射热量之多寡，测将来之气候。试分述之：
（1）印度气象局局长沃克之能在本年之冬预告翌年夏季之雨量者，即用此术。沃氏研究世界各地历年来气候状况之变化，广为搜罗，遂知各地气候要素均互有关系，如手臂之相连，其结果具见英国气象局所出之报告中。由此研究，沃氏断定印度冬季气压之高下，足以左右翌年夏季雨量之丰歉，而其预告即根据于此。
日本中央观象台台长冈田武松氏对于此项研究，亦颇有所贡献。冈田以日本米之收获量，与阳历7、8两月之温度最有关系，故其研究特注意于日本7、8两月之温度。据冈田研究结果，知上海在阳历1月至3月间气压之变率，极足以影响于日本7、8月间之温度，其相关系数达0.78之多，关系可谓密切。故知上海春季之气压，实足预料来秋日本米价之平昂也。
（2）洋流对于大陆上气候之影响，至为深厚。欧洲西北部各国气候之所以良好，其受赐于墨西哥洋流者，颇非浅鲜。近来气象学家日渐感觉测量海水温度之重要，以其足以影响于大陆上之雨量，且可赖以测旱潦也。如美国加利福尼亚州之麦克尤恩（g．f．mcewen），在1923年秋即能预料该处是年冬季雨量之缺少，盖美国西部沿海海水温度高，即为次季雨量稀少之预兆也。明诗综引琼州谚云：“海水热，谷不结。海水凉，谷登场。” (17)
虽为俚谚，实有至理存于其中，其详细原理，当另为文论之。约而言之，则我国各处气压冬高而夏低，是以雨量夏丰而冬欠。若春、夏之交，海水热，则其结果能使海洋之气压低减，而大陆上之气压增高，雨量必减少，而灾象成矣。
日本自大正二年东北地方北海道等地发生大饥馑，遂引起一般人士预知天气之渴望。于是农商务省农务局、东京帝国大学、西原农事试验场、北海道帝国大学等诸机关均开始研究长期预告天气之问题。当时远藤、安藤、稻垣诸博士，对于长期预告天气之方法曾各发表意见，大抵注目于海水之温度与太阳中之黑子，为解决此问题之枢纽。
（3）地球上之所以有冬夏昼夜，所以能降雨生风，全赖于日光。日光之强弱，稍有变迁，则地球上之气候立受影响。美国史密森学社（smithsonian institution）自19世纪末叶以来，即注意于日光辐射量之测定。至近20年来，其测量方法乃益臻精密，证明日球所发射之热量日有变迁。至1922年7月间，南美洲阿根廷中央观象台，乃根据史密森学社天文台每日所报告日光辐射量之多寡，以预测一周以内之降雨量，结果甚为佳良。将来日光研究更为精密，则长期之天气预告亦意中事也。
日中黑子与日光辐射量，亦至有关系。日中黑子之发明，首在我国，故历史上自晋代以后，即有记录。其能影响于气候，当可无疑，特其能影响至如何程度，则不可知耳。但将来日光辐射之测量更臻精密而后，其足以为长期预告之利器，亦在意料中也。
旱灾之多，在世界上我国当首屈一指。则政府人民，当如何利用科学以为防御之法，研究预知之方，庶几亡羊补牢，惩前或可以毖后。若徒恃禁屠祈雨为救济之策，则旱魃之为灾，将无已时也。
纸鸢与高空探测 (18)
探测高空的利器最要的有三种：（1）风筝或纸鸢；（2）气球；（3）飞机。
三者之中以纸鸢起源为最早，而且是我们中国人所发明的。《韩非子》里说：“墨子为木鸢，三年成飞。”此或系无稽之谈，不足征信；但《通鉴》载：“梁武帝太清三年，有人献纸鸢。”依《裨海》本唐李亢撰《独异志》：“侯景围台城，简文飞纸鸢告急于外。”则至迟六朝时代，我国已知用纸鸢为战用品矣。以纸鸢测量高空，始于英国人威尔生，于1749年在格拉斯哥（glasgow）地方，以风筝带温度表高达云层，不久美国著名政治家富兰克林（b．franklin）用风筝证明下雷雨时的电闪，和人造电池里的电是一样性质。当时欧洲所用风筝，大概系丝织品所制。到1832年澳洲人哈克莱扶（horgrave），开始用方箱式风筝。后来各气象台所用风筝多仿是式，其中可安放仪器以测量空中之温度、湿度、电位等等。在19世纪末叶，施放风筝极为通行，美国人罗奇（l．rotch）、法国人波特（teisserene de bort）尤为热心，几于每日施放。近20年来，因为飞机和气球的应用更为便利，所以风筝施放逐渐减少了。
风筝的测探高空有三个缺点：第一个缺点在于风力小时不能施放。普通方箱式的风箱，非有每秒钟7米（约每小时15英里）的风力不能上升，就是改良德国式的风筝，亦要每秒钟4米的风力。所以浙江一带乡村中有句俗语，叫“正月看灯，二月看鹞”。鹞就是纸鸢，江浙一带，一年中风力最大的是在阳历3月即阴历二月，所以放纸鸢必在阴历二月间也。明王逵撰的《蠡海集》有云：“即纸鸢以观之，春则能起，交夏则不起。”亦是因为风力春强而夏弱也。风筝的第二个缺点是高度的限制。风筝的上升既全恃风力，他的本身和牵拉的绳索统比空气重，所以升腾的高度极为有限，普通不过二三公里为止，鲜有能达五六公里。历来风筝所达最高的纪录是9.47公里，尚不到10公里也。第三个缺点是牵拉风筝线索所能引起之危险。中国放风筝普通用麻线、棉绳，在欧、美目前统用钢丝。数万千尺的钢丝，在空中翱翔，妨碍飞机的航行，所以飞机往来络绎的地方，寻常禁止施放风筝，军政部航空署亦曾在首都附近禁止人民放纸鸢，万一钢丝中途断折，更可发生意外。有一次波特在巴黎放风筝，钢丝被风吹断，万余尺的钢丝随风飞舞、四散横披，结果河中船舶当之竟为覆没，甚至搅阻铁路轨道，火车为之停驶。1932年10月3日，国立中央研究院气象研究所在北京清华园施放风筝，亦以风力过强、上下风向不同，万余尺的钢丝竟随风飘扬而去。后以汽车追逐，费一小时余而得收回，竟未肇祸尚称幸事。
气球航行之历史 (19)
不翼而飞，古人称奇。然公输班造木鸢以攻宋，已见《墨子》。而希腊古书亦相传第达拉斯（daedalus）能以鸟羽膏擘，飞腾空中，往来自如。降及中世，罗球·倍根已预料人生将来之能航行于空中。足知吾人天赋比重虽较空气大至数百倍，然其冲霄之志，欲登青云而直上，则由来然矣。
特以上所述，不过哲学家之幻梦耳，画饼充饥，尚未能见诸实行也。空中航行实始于15世纪之末叶而盛于18世纪之中叶。1766年英国著名化学家卡文迪什（cavendish）发明氢气，自后翱翔空气，出入浮云，遂易如反掌。按空中航行之利器约可分为两种：（1）飞船，齐柏林飞船其尤著者也；（2）飞机，如柯蒂斯（curtis）双叶飞机。飞机犹鸟，其比重远大于空气，所以能行空致远者，全赖机械运行之力。飞船则不然，其本身之比重，实较空气为轻，故其上升犹舟之浮于水。飞船、飞机科学之理既异，故进化之历史各殊。
13世纪中叶，罗球·倍根提倡以热空气置诸薄片铜球内以行空，事虽不果行，实为近世气球之滥觞。至1670年拉那（lana）仿倍根之说而更进一层，即取四铜球抽尽其中空气而置之于舟旁以代楫，冀变此浮沉之舟为冲霄之鸟。然铜球面壳力弱，不能抵御外界空气之压力，至不适用，然其意可嘉矣。以飞船行空者，当首推巴西人孤斯茅（gusmao）。孤斯茅别名“飞将军”，于1709年8月8日在葡京里斯本王宫内，乘一热空气球上升，高与屋齐，“飞将军”之名遂闻于全欧。彼乘球上升，高不过百尺，时不过片刻耳。
自卡文迪什发明氢气以来，而气球遂通行于西欧。1783年，法人孟特哥尔飞（montgolfier）偕其弟悉心试验，或以氢气，或以热空气，盛于不出气之布袋内而使之上升，自数百尺至数十尺不等。翌年6月乃广告众庶，约于某日在法国安诺内（annonay）放气球，至期观者塞途。孟特哥尔飞乃以火燃麦秆羊毛，而将其烟雾灌入布袋内，至袋胀至23000立方英尺时乃放而纵之。袋渐升渐高，直入云霄，至6000英尺始下降。盖袋中热气与外面空气相触，渐变寒冷，以致袋缩也。降时速率极缓，故虽坠于垄亩之中而禾黍无伤，观者均啧啧称羡。未久而此事已轰动全国矣。
法国科学会闻信即遣人往安诺内聘孟德哥尔飞昆仲，往巴黎重放气球，并调查6月5日放气球的一切情形。然巴黎急不能待，皆以早睹为快，乃捐银10000镑，令著名物理学家查尔斯（charles） (20) 与机匠罗培德立即造气球。查尔斯乃独出心裁，精益求精，不用烟雾而用氢气，不用麻布而用丝绸。其制氢气也，将铁屑半吨倾诸硫酸500磅，经三日始得氢气足以装满此长径13英尺之丝制气球。该球外面涂满橡皮，俾氢气不能透出。诸事具备后，于1873年8月27日晨巴黎之陆军操场试放，时大雨倾盆，然观者仍摩肩接踵，倾城而来，计达5万人。至傍晚6点钟时，忽闻炮声隆然，则氢气球逐渐上升，球形愈高愈小，隐现出没云雾中，至半英里时状仅大如拳耳。当时巴黎人士，见所未见，莫不咋舌引颈，神与具驰，直至不能见时而散。散后三五成群，议论纷如，或谓气球可以侦敌情、破竞旅，或欲乘以越峻岭、渡弱海，任心而绕地球，信口至谓星可以摘、月可以捕矣。
气球升愈高，则球外空气压力愈小，球内氢气因以膨胀，丝遂为裂，乃下降于一村中，村名阁南瑟（gonesse），离巴黎仅20里。村民见一巨物凭空下降，以为妖异，为恐祸之将及踵也，均惊骇奔窜而祈诸牧师。牧师本亦一无科学知识者，不知气球为何物，乃率众侦视气球之所在，不敢直接前往，乃绕道而行。有顷，村民愈聚愈众，见此庞然大物，无声无臭。初则仅敢远望，继乃逐渐趋近，有胆略壮者，以鸟枪击之。球本含氢气无多，为枪子穿后，氢气即由孔中逸出，球遂顿扁。村民知此怪物之无足惧也，乃争先恐后，群持斧槌农具向球乱击，而以斩余之丝条系于马尾，招摇过市，大声吆喝，如奏凯旋。法政府得此消息，即布文告于全国，谓气球乃近来科学上之新发明，不能殃人祸国、无事滋闹云云。阁南瑟人民乃复安居乐业如常。
数日后，孟特哥尔飞赴巴黎。彼乃首倡气球之人，自不甘落查尔斯之后。抵巴黎后，制一极大之气球，圆径46英尺，仍以氢为升空之气，至9月19日，于浮萨野王宫内演放之，球下系以一篮，内置羊、鸡、鸭各一，观者除路易十六及其皇后外，王公贵胄莫不毕至。气球离地后，冲霄直上，速率甚大，于8分钟内已横行2英里许，而抵1400英尺之高度。下降后，村人急趋观之，则篮中之鸡犬固无恙也。
孟特哥尔飞另制一气球，较前更大，容积10万立方英尺，高85英尺，广48英尺。下垂一篮，可以容人。并预置柴薪若干，欲升则多置柴薪于炉内，浓烟入球内，气球即轻；若不加薪，则球内温度减低，气球因而下降。此法诚善矣。但乘气球以升高，在当时实为一破天荒之举。虽孤斯茅曾于百五十年前冒险上行，然其高不过百尺，不能与孟特哥尔飞之气球同日语也。故当选实难其人，欲以罪囚二作为试验品，以为彼等罪在不赦，即死于此役，则与正法同归于尽；若幸而无恙，则彼等且可逃生矣。议未定，时巴黎人有名罗齐尔（rozier）者，血性男子也，闻此大为不然。谓法人首先发明空中航行，乃法国之荣幸，首先乘气球上升者，将来必可名垂史册，岂可以一二大罪人而当此极名誉之重任乎？遂自荐。有阿兰特伯爵者（marquis d′ arlandes），亦冒险家也，愿与罗齐尔同行。伯爵本与罗齐尔有旧，尝相偕乘锭泊气球上升，固患难友也。于1783年11月21日下午2时，二人乘孟特哥尔飞气球上升。于车中并携清水一瓶、小炉一具，水以防不虞，薪以制热气，升至300英尺时，罗齐尔与伯爵向下脱帽为礼，观者大喝彩。二人在车中计共20分钟，时因南风甚竞，故气球飞行5英里，下降于一田家。罗齐尔与伯爵乘车回巴黎，当时欢迎之景象，可想见矣。
气球之可以携人上升往来空中，安然下降，至此已成为事实。查尔斯乃步孟特哥尔飞制一氢气气球，径27英尺有半，球顶球底各有小孔一，所以备上升时球内压力过大泄出氢气之用。球下系一舟，舟中可容三人，并具寒暑表、气压表等物。盖球中所含系氢气，无须时刻留心，故可观察空气温度、气压及各种境象。舟内又置沙袋，欲上升，则弃沙袋于舟外，欲下降则启球顶之孔，氢气泄出而球即下降矣。查尔斯与罗齐尔于是年腊月朔日，亦往巴黎上升，计在空中为时20多分钟，横行30英里，高至9000尺云。
飞艇航行之历史 (21)
一览世界文明进化之历史，而叹夫宗教、政治之改良，科学、实业之发达，以及一事一艺之发明，原其初焉，未有不由乎一二有志之士，殚思竭虑，大则牺牲其生命，小亦牺牲其财产、名位、光阴，以卒收有志竟成之效。即以空中航行而论，其所以能有今日之横渡大西洋而无虞远阻，直冲霄汉与天山、昆仑齐高而不患劳疲者，要亦由于少数勇于冒险之士牺牲其光阴、财产、生命之功效欤。
冒万死一生之险，首先乘气球上升者，为法人罗齐尔。而为空中航行牺牲其生命之第一人，亦厥推罗齐尔。当1785年法人布兰查德（blanchard）偕美人杰弗里斯（jeffries）乘气球渡多佛海峡（strait of dover），自英国之多佛城飞行至法国之加来（calais），越广20余海里之海峡而竟告无恙。罗齐尔者，好胜之士也，初不甘居人后。至是乃欲渡多佛海峡，自法而至英，乃特制一气球，氢气与热空气二者兼收并用。初不知氢气之极易于燃烧也，及气球上升，顷刻而后，球内之氢气即为火所燃，而气球遂兆焚如。气豪一世之罗齐尔亦同付之一炬。在地面远望，气球宛如一流星向地面直下。迨其抵地时，适在法国之海滨罗齐尔已焦头烂额，观者唯能收拾其烬余，瘗之以为后世之纪念而已。呜呼！罗齐尔已矣，而后世之受其赐者，岂浅鲜哉？
气球之发明，虽在18世纪，然其航空事业尚在幼稚时代，至19世纪，而气球之效用乃大著，于是群谋所以改良之策。以气球驾驶天空之缺点有二：（1）但能随风飘扬，不能往来自如，风东则东，风西则西。（2）气球既系球形，其在空气中前行之阻力，必较尖锥形或椭圆形为大。是以改良之策，首在于装置机器于气球之旁，能操纵而左右之，虽遇逆风仍能前进；次则在于变通气球之形式，而减少其在空中前行之阻力。兹二者改良而后，其结果即为今日之飞艇。
飞艇首见于1852年，是岁法人吉福德（gifford）制一气球，形似猪腰，而驾驶之以汽机，能上下进退，不惮狂风之吹阻。于是吉福德之名大噪于一时，世人称之曰空中航驶之富尔顿。盖富尔顿者，乃发明陆上用汽机之第一人也。至1884年，法人雷纳（renard）用电机驾驶一形如雪茄之气球，附以舵及螺旋推转机，能翱翔于空中，任所欲之，飞舞回绕一周，而仍能下降停止于原处。盖至是而飞艇遂成为一航空之利器矣。
19世纪气球进步之梗概，即如上述。当时虽气球之形式、结构以及驾驶之方未臻完美，而欲利用气球以探险测奇者颇不乏人。夫以科学家之眼光观之，则人类者实不啻一种不自由之囚徒耳。人类之囹圄，即地球表面之空气层是也；人类之缧绁，即直径8000英里之地球是也。吾人既不能须臾离此空气，亦无庞大之能力，足以抵抗地心吸力而使吾人翱翔于空中。自气球发明以后，吾人在地面之自由，乃稍稍活动，好奇者均欲乘气球以上冲云霄。然而离地面愈高，则空气愈稀薄，温度亦愈低，迨至6英里以上，则人类动、植物即无以生存。及至离地面百英里以上，则空气即归乌有矣。19世纪中叶，气象学尚未大明，于是乘气球上升而戕其生命者，盖亦不乏其人焉。
1804年，法国著名化学家盖吕萨克（guy lussac）及贝窝（biot）二人，乘气球上升至4000英尺之高，以瓶贮上层之空气，挈下以验其密度及其成分。因二人上升不甚高，故得告无恙。1875年，克罗西（croce—spinelli）、西卫（sivel）及蒂散提（tissandier）三人，在巴黎乘气球名“冲霄”（zenith）者而上升，达20000余英尺之高度。克罗西与西卫均因空气过稀以致呼吸不灵而毙命。蒂散提亦失其知觉，迨后因球内氢气外泄过多，气球渐渐下降，蒂散提因得以逃生焉。
兹役以前，英国天文学家格莱须（glaisher）亦因冒险上升过高，几遭不测。其一发千钧之现状，则尤较蒂散提为危乎殆也。1861年，格莱须与考克斯韦尔（coxwell）在伦敦乘气球上升，考克斯韦尔司升降气球之职，欲升则弃气球中所置之沙袋于外，欲降则启气球丝囊中之小穴，氢气得之以外泄。格莱须则掌观察温度，温度之高下，记载气压之升降等职。当时伦敦观者，肩摩踵接，炮声隆然一鸣，羁球之索解而气球上升，俄顷已腾青云而直上矣。格莱须坐于丝囊上之车中，常起而观察温度、气压之升降。至气球上升达11000米左右时，格莱须方欲起立，测视旁立之气压表，而身已如木鸡，不受脑筋之指挥，欲举手观时计，而手之重如铁，欲启口告考克斯韦尔，而噤不能声。盖已受呼吸氧气不足之影响矣。时其同行之考克斯韦尔尚不知其祸之将旋踵也。有顷，考克斯韦尔亦觉身有异，逆料必为上升过高所致，于是欲举手曳绳启丝囊而使氢气外泄。孰知心有余而力不足，一举手直不啻千钧之重也。考克斯韦尔大惊，盖明知任气球之上升，则彼二人者必无幸，古人云人急智生，考克斯韦尔乃以齿啮绳而掣之，丝囊遂开，氢气渐泄，而气球乃飞降矣。呜呼，彼二人之得以逃生，亦云幸矣。
自是而后，虽空中探高者有所戒惧，而冒险上升者则仍不乏人。特欲上升过高，则多挈人造之氧气与之俱，以备至上层空气过稀处呼吸之用。至1894年，德人褒商（berson）乃能乘气球上升至31000英尺之高，超趋了世界最高山珠穆朗玛峰之高度。 (22) 德人遂称褒商为“世界之最高人”。虽至现时 (23) 飞机、飞艇之构造，远胜19世纪末叶，而人类上升之高度，无有能超其右者。
在19世纪，气球不但用以升高，亦用以为致远之利器也。如1845年，阿班（arban）自法国马赛乘气球越阿尔卑斯山，渡地中海而至北非洲之土灵（turin），计程约400英里，费时仅8小时耳。气球飞行之远且速，如兹役者，在当时实为创见。且其所乘之气球，未经后人之改良，仅能随风飘扬，而其成效已若此，亦足多矣。
19世纪末叶，1897年，瑞典气象学家安特鲁（andrée）以地球之南北极在当时尚为人迹所未至之处，思欲乘气球以为北极探险之举，大为瑞典王所嘉许，并允资助焉。国内唯一之富翁诺贝尔（alfred nobel），亦解囊慨捐3500余金镑。于是赶制气球，整理行装。球系我国府绸所制，凡物之含铁者概弃而不用，盖欲测定北极之所在，必以指南针，若气球载有含铁之器，则即足乱其方针也。至期，安特鲁约其二友会于斯皮茨伯根（spitsburgen）。斯皮茨伯根者，瑞典最北之埠，然其离北极尚有亦百英里之遥也。起程之日，王公毕至，亲友咸集。迨安特鲁将入车之时，其挚爱之女友尚亲执其手，而叮嘱再三。安特鲁虽豪迈之士，无畏难之心，然亦未免儿女情长，英雄气短耳。俄而炮鸣索解，而球升矣，万众莫不举首相望，而祝之曰：诸公此行，何异登仙，发明北极之人，舍诸公其谁？当临行之初，气球载有鸽若干，以为传书之用。上升后数小时，即有三鸽前后口衔尺素而来，车中之人，均告无恙，亲友闻之，莫不额手称庆。嗣后数小时内绝无音讯，亲友始有忧惧之色。然猛引领而望曰，庶几其来乎？及时积月迁，而安特鲁等尚如黄鹤之杳然，始知其必遭不测矣。后虽北冰洋常有探险家之往来，轮舶辐辏，而莫能得安特鲁等之踪迹也。
19世纪飞艇之发展，至齐柏林（zepplin）而达极点。齐柏林者，乃飞艇特别之一种，为德人齐柏林子爵所发明，首见于1898年。齐柏林与他种飞艇之异点有三：（1）其形迥大于他种飞艇。（2）齐柏林非为一气球，而为多数气球所合而成。（3）每一气球均置于铅制圆柱中，各圆柱首尾相接，合成一猪腰形。故齐柏林之外部，非为柔软之丝，而为坚固之铝。乘人之车，即置于圆柱之下，转运飞艇之螺旋机，则置于圆柱之两旁。
齐柏林子爵系德意志军官。当其初建议欲制伟大之飞艇也，德国舆论，莫不非笑之，以为庸人之自扰，莫甚于此。而彼独然前进，不以人言为进退也。至1900年，“齐柏林第一”乃告竣。此艇长416英尺，舟身圆径广38英尺，能蓄氢气40万立方英尺，载重9吨之多，合17气球而成。能翱翔于空中，宛如鹏鸟之飞舞也。至是，众始服子爵之卓见。子爵筑室于康斯坦茨湖（lake constance）旁，以贮此庞大之飞艇，一夕狂风怒发，“齐柏林第一”为风挟入湖中，受波涛之涌击。风平而后，验之，则已破裂不堪矣。子爵5万金之巨款，数年之心血，均一旦掷之虚牝，几痛欲死。幸而前德皇威廉第二，抱囊括宇宙之野心，知齐柏林之足为军用上之利器也，乃助子爵以巨款，并设厂以制巨大军用之飞艇。嗣后岁有所出，至欧战以前，飞艇之善且多，仍以德意志称最焉。
欧战以来，德人于齐柏林之制造，颇守秘密，外人无从探悉。欧战之初，德人之希望于齐柏林者颇奢，故常乘昏夜，载炸弹、火药往攻巴黎，继复渡北海而攻伦敦。曾于1917年有齐柏林一艘，往攻伦敦，及返国时，途经法境，于日中忽失火而下降，为法人所获，细审之，则知合18气球而成。故全艇分为18节，计共长650英尺，每身圆径82英尺，上部灰色，下部黑色。且舟内有机关能发烟雾，足以障蔽舟身，而使施放机关炮者，不易于命中。此艇重22吨，能载重38吨，艇内有汽机五，合共马力为1200，速率每小时60英里以至70英里。若以之为通商之用，则足以载旅客百人，货物5000磅，于40小时内能横渡大西洋云。
德国之齐柏林者，洵可为庞大矣。特近时英国所制造之坚体飞艇，其庞大更甚于齐柏林也。此等坚体飞艇之形式与齐柏林相类似。其已制就者，为r33号及r34号。艇各长670英尺，艇身圆径80英尺。能载重3000吨，内置汽机6座，合共马力1500。r33号在空中飞腾4天8小时55分钟，而不下停。其足以航渡大西洋，固无疑问，特现时英人方欲制造一种软体飞艇，以为飞行纽约、伦敦间之用，其大尤甚于r33号。要之飞艇之进步，在今日盖方兴未艾也。
沙漠的概念与沙的来源 (24)
沙漠又称旱海或大漠，蒙古语为戈壁或额伦，维吾尔语为库姆，统指沙碛不毛之地。中国古书上沙漠的名称也不一致。晋代法显《佛国记》称为沙河，其中有一段描写敦煌附近的沙漠，记述如下：“沙河中多有恶鬼热风，遇则皆死，无一全者。上无飞鸟，下无走兽，遍望极目，欲求度处，则莫知所拟。唯以死人枯骨为标识耳。”在唐玄奘《大唐西域记》中又称沙漠为大流沙或称沙碛，其实沙漠有石质、砾质和砂质之分。而砂质中又有流动的与固定的分别。近来习惯称石质、砾质者为戈壁，而砂质者才称为沙漠。
在生物学上因沙漠、石碛均为不毛之地，故概名为荒漠。作为植被类型之一种，以别于森林和草原。但在寒带和高山终年积雪之地亦有荒漠，严格说来，沙漠类型的荒漠，是指湿带和亚热带地区因干旱或人为原因所造成的不毛之地而言。普通以年雨量在100—250毫米以下的地区称为荒漠，250—400毫米的地区为半荒漠。苏联科学家伊万诺夫和布迪科等更以干旱指数，即一地区年蒸发量与雨量之比，来定干旱程度和划分植被地带。我国长江以南地区年蒸发量一般小于年降雨量，即干旱指数在1以下，是为森林地带。在华北及东北的西部一带，干旱指数为1—1.5，为森林草原地带。内蒙古的东部干旱指数为1.5—2.0，为干草原。新疆的伊宁一带干旱指数为2.0—4.0时，则称荒漠草原。如干旱指数达到4.0以上，如河西走廊、新疆准噶尔盆地、塔里木盆地一带则称为荒漠。
一般人往往以为荒漠既为不毛之地，便一定不能生长农作物。其实荒漠如能得到适当的水源，并加以人工的灌溉，反而能得到比一般土地更高的产量，原因是这种土壤在发育过程中没有受到淋溶的损失，矿物质充沛，再加上荒漠地区一般日照较长、阳光充足，所以青海的柴达木和新疆的哈密、吐鲁番是我国小麦和棉花的高产区。
荒漠中最大的祸患是风和沙。因风的吹动使沙堆积成沙丘，高度可达数米到数十米，一般作新月形。形成以后，即顺风移动，可以侵入田园、淹没森林、埋葬铁路、毁坏房屋甚至吞掉整个城市。因此沙漠中沙的形成和来源是一个很值得重视的科学问题。
在19世纪70年代，曾有过一个很流行的学说，认为现今的沙漠在古代均为大海，沙是由波浪打击岸边的岩石而形成的。此说尤以德国的李希霍芬为力。到19世纪80年代，俄国的维·阿·奥勃鲁契也夫1887—1890年在中亚细亚，即现今土库曼共和国地区的喀拉库姆（黑沙漠）中连续工作了三个夏天，证明该地区沙漠的成因主要是河流如阿姆河等的不断变迁和移动。这种说法以后又为苏联科学家和别国的科学家在中亚及非洲撒哈拉等沙漠地区所证实。但沙漠不仅可由河流的剥蚀搬运作用而形成，并且亦可由湖泊、海洋以及冰川等原因而形成。去年我们在西北考察时，曾在青海湖的东南岸、海晏县的西面看到有蔓延十余公里的沙丘。这种沙丘即因青海湖的波浪击撞了湖岸，将岩石打成沙砾，再经西北风吹上岸而逐步形成。目前还在继续蔓延和成长中。此外在新疆的艾比湖畔，更看到众多的沙丘群。但是大沙漠如撒哈拉、塔里木等的沙，则多半是河形成的。沙漠学是最近才逐步形成的一门新兴科学。
沙漠的魔鬼 (25)
古代亲身到过沙漠的人，如晋僧法显、唐僧玄奘，统把沙漠说得十分可怕，使人有深刻的印象。晋法显著《佛国记》云：“沙漠有很多恶鬼和火热的风，人一遇见就要死亡。沙漠是这样荒凉，空中看不见一只飞鸟，地上看不到一只走兽。举目远看尽是沙，弄得人认不出路，只是循着从前死人死马的骨头向前走。” (26) 玄奘《大唐西域记》卷十二也说：“东行入大流沙，沙被风吹，永远流动着，过去人马走踏的脚印，不久就为沙所盖，所以人多迷路……而且时时听到有歌啸或号哭声音，使人惊恐迷惑，失掉方向。因此同行的人，常有疾病死亡，这是魔鬼在作怪。” (27) 沙漠真像法显和玄奘所说的那样可怕吗？解放以来我们的地质部、石油部、中国科学院的工作人员已经好几次横穿新疆塔克拉玛干大戈壁，如入无人之境，这是何故呢？回答这一问题，我们要为法显、玄奘设身处境，才可了解他们那时沙漠里惊心动魄、鬼怪离奇的状况。试想法显出发时，有7个和尚结队同行，但走了不久，就有的不胜其苦，开了小差，有的病死在途，最后只留他一人。唐玄奘也是单枪匹马深入大戈壁，所谓孙行者、猪八戒、沙和尚等随从人员，那是《西游记》小说中的神话。那时，既无大队骆驼带了大量清水食品跟上来，更谈不到汽车和飞机来支援，所以《佛国记》和《西域记》所说的，确是那时旅行家脑筋里想象的状况。
既然法显和玄奘是意志坚强、翔实可靠的，那么沙漠里真有魔鬼吗？回答是肯定的，同时也是否定的。肯定的是，因为在那时人们的知识水平看起来确像是有魔鬼在作怪；否定的是，人们掌握了自然规律以后，便可把这种光怪陆离的现象说清楚，一经道破，魔鬼便消灭了。光怪陆离的现象，在大戈壁夏天日中是常见的事。当人们旅行得渴不可耐的时候，忽然看见一个很大的湖，里面蓄着碧蓝的清水。看来并不很远，但当人们欢天喜地似的向湖面奔来的时候，这蔚蓝的湖却总是那么一个距离，所谓“可望而不可即”。阿拉伯人是对沙漠广有经验的民族，阿拉伯语文中称这一现象为“魔鬼的海”。这一魔鬼的法宝到了19世纪的初叶，方为法国数学家和水利工程师孟奇所戳穿。孟奇随拿破仑所领军队到埃及来和英国争夺殖民地，当时法国士兵在沙漠中见到这“魔鬼的海”极为惊奇，来请教孟奇。孟奇深深思考以后，便指出这是因为沙漠中地面被太阳晒得酷热，贴近地面一层空气温度就比上面一两米的温度高许多。这样由于光线折光和反射的影响，人们得到一个错觉，空中的乔木看来好像倒栽在地上；蔚蓝的天空，倒影在地上，便看成是汪洋万顷的湖面了。若是近地面的空气温度下面低而上层高，短距离内相差7c—8c，像平直的海边地区有时所遇见那样，那便可把地平线下寻常所见不到的岛屿、人物统统倒映到天空中，成为空中楼阁，又叫作海市蜃楼。中国向来形容这类现象为“光怪陆离”四个字，是确有道理的。
在沙漠里边，不但光线会作怪，声音也会作怪。唐玄奘相信这是魔鬼在迷人，直到如今，住沙漠中的人们却也还有相信这样的。但2000年以前我们劳动人民却已从实践上道破这一秘密，称会发生声音的沙地为“鸣沙”。在现宁夏回族自治区中卫县靠黄河有一个地方名叫鸣沙山，恐即在今日沙坡头地方，中国科学院和铁道部等机关在此设有一个治沙站，站的后面便是腾格里沙漠。沙漠在此处已紧逼黄河河岸，沙高约100米，沙坡面南坐北，中呈凹形，有很多泉水涌出，此沙向来是人们崇拜的对象，“每逢端阳节，男男女女便在山上聚会，然后纷纷顺着山坡翻滚下来。这时候沙子便发生轰隆的巨响，像打雷一样”。两年前我和五六个同志曾经走到这鸣沙山顶上慢慢滚下来，果然听到隆隆之声，好像远处汽车在行走似的。其实，只要沙漠面部的沙子是细沙而干燥，含有大部分石英，被太阳晒得火热后，经风的吹拂或人马的走动，沙粒移动摩擦起来便会发出声音，这便是鸣沙。古人说“见怪不怪、其怪自败”，沙漠魔鬼的一个法宝从此又被人类的集体智慧所戳穿了。
论南水北调 (28)
南水北调在我国是有充分的必要性，而且也是可能的。我们首先从必要性来说。大家知道，我国是世界上径流资源非常丰富的国家，年约27000多亿立方米，在世界各国中仅次于巴西及苏联而居世界第三位。但这样多的径流资源在我国地区上的分布是很不均匀的。长江流域及其以南地区耕地面积占全国耕地总面积的33％，而径流量却占全国径流总量的70％；华北与西北占全国耕地总面积的51％，而径流量只占全国径流总量的7％左右。水利资源的分布如此不平衡，就严重地影响到我国广大的干旱区与半干旱区的开发。我们知道，黄河流域和内蒙古、新疆都具有丰富的地下矿藏和很大的农牧业发展潜力，如能引长江所不急需之水以补益黄河，不仅可保证黄河中游的农田灌溉，而且将使具有优越梯级开发条件的黄河干流的发电量大大增加，从而使我国北方的工业动力问题得以满足，黄河远景规划中的航运条件得以提高和改善。又如我国的内蒙古草原地带，有广大而肥沃的土地资源，煤铁矿藏都很丰富，但由于水源缺乏，目前还只能以发展畜牧业为主。如果能引水灌入内蒙古草原，则将使我国这块广大地区变为粮食基地，并使牧场单位面积的养畜量大大增加，也能满足这里工矿业和城市的用水。我国广大的西北干旱区，虽然有高山冰雪融水可以引用，但为量有限，即使能充分利用，也不能解决全部可垦荒地变为农田的用水问题。更由于水土资源的分布不平衡，许多地区缺水情况更为严重，尤其是还要考虑到治沙任务，改造广大的沙漠与戈壁滩，将更加需要大量的水源，因此引用外来径流改造沙漠，是治沙任务中的主要措施之一。
其次，南水北调虽有充分的必要性，但是否有可能性呢？过去在封建时代和半殖民地时期，要大规模地把南方的水引到北方干旱区域是不可能的。2000年以前汉朝有人曾建议汉帝从黄河河套依地势高下引水向东北经沙漠入海，终未见诸实行。从两汉到解放以前，也有不少人做南水北调的梦想，但都不可能成为事实。
从西南高原或长江上游引水北来亦有相当条件的。我们知道，我国西南地区地势高峻，是我国许多主要河流的发源地，地表径流比较丰富。从这个地区的目前需要来看，用水量都不大，相形之下径流资源是较多的。由于各河上游地势均在二三千米以上，因而提供了向北引水的可能性。从黄河水利委员会的初步踏勘资料和水利科学研究院的初步分析资料中也可以看出，这种引水的可能性是有现实意义的。引水方案不仅是一条而且有很多条路线可供我们研究选择。将来通过我们的实际考察和深入研究后，还可提出更多的方案作比较。当然，这个任务的实现不是短时间的事，这是一项极为艰巨而繁重复杂的任务。因为引水地区如川西、滇北均是山高谷深，许多工程要在人烟稀少、地高天寒、交通困难的条件下进行。加之引水路线又处在地震强度很大的地带，许多地方受着山崩滑坍、泥石流的威胁，不但工程浩大，而且维持艰难。
南水北调对我国南部地区是否会产生不利影响呢？我认为是受损不大、受益不小，江水北调后，长江流域的水力发电要受到损失，但长江上游的水减少后将会对其中下游产生良好的效果。一般的看法认为，中国南部地区降水较多，气候湿润，引水以后基本上不致影响航运和工农业的用水，并且可以减轻泛滥的威胁。至于三峡的发电量虽然受到影响，但这些水量引向北流将在引水河道的各个梯级上发电，可使电力在地区的分布上做到比较均匀，三峡水库的淹没损失也可大为减少。此外，川康山区少数民族地区，地上、地下资源丰富，对这些资源的开发也将创造良好的条件。当然，这个论点还需进一步研究。我们必须权衡利弊，定出一个既能照顾南部地区，也能解决北方干旱、半干旱地区的两利方案。
在进行南水北调工作中，也将带动我国若干科学部门的迅速发展和成长。由于这一伟大工程的兴建，将涉及许多科学技术部门，许多复杂问题的解决都会促使该学科的发展，如地震的研究，防渗的研究，高坝建筑和高水头发电，人工河道的河床变形的研究，泥石流、滑坍的防止，大爆破的应用等一系列问题。同时南水北调涉及的流域很多，许多都是我们没有作过科学考察的地区。为了作好跨流域的规划，就需要对整个有关地区的自然资源情况进行深入的调查研究，这样也就会推动整个地学部门、生物学部门以及经济科学部门向前发展。此外，南水北调这一大规模改造自然工作完成后，将由于地面水分条件的变化而引起一系列自然条件的变化，如自然景观、水分循环（特别是小循环）、气候条件（特别是小气候）等，在这些变化中又将要求我们开展改造自然实施效应的研究，以便预测将来整个地区的变化情况。因此，南水北调这一伟大任务，在科学上也有它重大的意义。
让海洋更好地为我们服务 (29)
我国虽是一个大陆的国家，但是历代以来我国的劳动人民对海洋事业有过不少的贡献。在春秋战国时代的齐国已号称为“渔盐之乡”，《禹贡》“海岱唯青州……厥贡盐 ，海物唯错”，对海洋中两个最重要的资源即鱼和盐已有很大的开发。魏晋六朝以后，我国与波斯、大食在海路上的往来已很频繁。到宋朝和元朝，海洋上的交通商业更有很大的发展，那时重要的海口有广州、泉州和明州等处，连印度和阿拉伯人要航海都必须乘坐我们中国的船舶。根据历史的记载，北宋时已在航海上运用指南针，并用绳索来测量海的深度，调查海底污泥的性质。北宋宣和初年（1119）朱彧所著《萍洲可谈》一书中说：“舟师夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”航行时以钩系长绳之端，时时取海底泥，以泥质推定位置，也知道下铅锤测水深浅。这类远洋航行，获得了不少海洋知识。苏东坡诗：“三时已断黄梅雨，万里初来舶棹风。”所谓舶棹风即是现在东南季风，可知当时的诗人已知道印度洋季风来往的时期了。至明朝永乐宣德年间（1405—1433）郑和奉使七次下西洋，最远到达非洲的马达加斯加岛，第一次所组织的船队即由大船48只组成，共有人员27000余名，其中最大的船长444尺，可容纳1000余人，无论从规模、设备、航程、远近来看，都为当时西洋各国所不及。从郑和的航行使我们得到不少关于当时南洋、西亚、东非一带的地理、生物知识，同时也熟悉了沿海地形和海底地形、海上风向的概况。那时我国在造船技术上亦有许多特创之处，已知把船体分段构成，如此，在航行时如船体的一部分触礁漏水，不致影响整体。这一方法到18世纪才由美国法兰克林（1706—1790）介绍到西洋航海业上。在宋、元迄明朝，我国可称为“海上的权威”，但至明朝中叶以后，执政者采取了闭关自守的政策，从此以后正如俗话所说的，人民只能“望洋兴叹”，我国的海洋事业形成了一蹶不振的局面。
我国海洋资源的蕴藏量是十分丰富的，而且岛屿多、浅海多，大部终年不冻，又是寒暖流交汇地点，这是我国海洋的优点。世界大洋约占地球面积的71％，平均深度达3680米，其中77.1％都是3000米以上的深海，而在200米以内的浅海只有7.6％。太阳光是植物的重要生活条件之一，海洋的深度超过80米以上已很少光线了，因此在浅海里的生物资源要比深海里丰富得多。我国浅海面积约占全世界浅海面积的23％，居世界第一位。加上暖、寒洋流和江河带来的丰富养料，给予渔业的发展提供了良好的条件，目前全世界海洋一年水产总量约近3000万吨，而且西方诸国只知捕捉不加保护培养，许多重要的海洋动物如大西洋中的鲸类几已绝迹。去年我国水产部提出以养殖为前提的渔业政策，是非常正确的。循此方针加以努力，我国淡水和海洋水产年产量已居世界第三。解放以前我国每年须花外汇进口海带，但不出十年，在党的领导下，经科学工作人员的努力，我国不但能自给而且有余，今年尚要争取丰产。海洋不但生产动、植物资源，而且也蕴藏了大量矿产。最近在沿海各地，例如从杭州湾经苏北沿海到渤海，都发现天然气和油苗，很有找到海底油田的可能，如开发起来，在浅海区的条件就要比深海区优越得多。世界海洋的容积约为13亿立方公里，每立方公里海水中含矿物质：食盐4000万吨，氯化镁400万吨，氯化钙和硫酸钙250万吨，硫酸钾100万吨，此外还有40多种化学元素，我国在第二个五年计划期间海盐的年产量预期能达到4000万吨，这个数字对海洋说来只要一立方公里的海水，亦就是十三亿分之一，可见海洋资源的丰富了。
航海在东方宋、元以来即甚发达，西方则自15世纪末新大陆发现后日臻兴盛，引起日后殖民主义的抬头，但海洋学作为一门科学还是比较近代的。18世纪中叶，俄国科学家罗蒙诺索夫曾提议帝俄科学院建立海洋航运研究所，未能见诸实行。到19世纪七八十年代英国汤姆生和茂雷乘旦兰求轮勘察大西洋和太平洋，俄国的马可洛夫乘勇士号轮勘察北冰洋和太平洋，统搜集不少材料，这可说是近代海洋学的萌芽。1920年以后采用声波测量海洋深度的方法发明后，大大改进了测量海深的方法，不久鱼群探测器亦随之发明。在1920年至1940年的20年间，苏联、挪威和美国建立了规模宏大的海洋研究机构，并先后派遣船只勘察海洋。巴巴宁的北冰洋远征队是为世所熟知的。在第二次世界大战期间，德国用潜水艇围攻英国，使英国不能从国外得到粮食和军用物资的补给，当时大西洋掀起了凶恶的战斗，1942年德国的潜水艇曾击沉英、美的船只625万吨之多，几使英国困居孤岛得不到外地的粮食供应、陷入瘫痪的境地。以后因英、美应用了雷达和声呐两种探测武器，才能克服德国潜艇战术。第二次世界大战以后，海洋物理学这一门科目和海洋生物学、海洋地质学、海洋化学就很快地建立起来。这昭示了海洋学不但对于经济建设能起重大作用，即在国防建设上也不可或缺。
海洋学和气象学是姊妹科学，二者的关系是非常密切的。洋流和气流一样，它的原动力是两极和热带上温度的差别，洋流又直接受风的影响。同时海水吸收太阳辐射能力远大于空气，因之接近海洋的地方冬温而夏凉，具有所谓海洋气候。如西欧各国的纬度与我国东北地区及苏联西伯利亚滨海省相仿，而远较我国东北和西伯利亚气候为温暖，此即因受墨西哥暖流的影响。但暖流所带的热量可以每年变化不同，这样就影响到沿岸的气温变化。例如1932年起至1937年，墨西哥暖流的热量每平方厘米每年增加了2000卡路里，致使西欧各国沿海地区的年平均温度增加了2.5度，而使与赤道相近的低纬度地区的年平均温度有显著的下降。印度洋的洋流与我国夏季风有密切关系，因夏季风来自印度洋，从而影响到大陆的雨量。例如今年夏季，东亚季风特别强大，连甘肃、河西走廊、新疆等极为闭塞干旱的地区亦有较多的雨量。东亚夏季风风力的强弱、时间的迟早，影响到中国、印度、日本夏天雨量的多少和农产品的收成，而这夏季风都来自海洋中，因此为了要正确地长期预测大陆的天气变化，摸清海洋的情况是必要的一个条件。
随着我国国民经济的发展，国防建设的需要，海洋工作的重要性已日益显著起来，国家科学技术委员会已把海洋的调查和开发列为重点任务，以便迅速开展对海洋的普查，有重点地开发海洋资源，综合利用海水。
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(1) 本文原题《中国过去在气象学上的成就》，系1951年4月16日中国气象学会第一次全体代表大会上的专题报告，刊载于《科学通报》1951年第2卷第6期。近现代部分已删节，编者改为今题。
(2) 本文是根据香港《大公报》汇编的丛书《中国的世界第一》付印的。原书涉及各科学领域。其中作者有9篇短文，本集选入1篇。此据《竺可桢科普创作选集》，科学普及出版社1981年出版。
(3) 本文选自《东南季风与中国雨量》，刊载于《中国现代科学论著丛刊》——气象学（1919—1949），科学出版社1954年版，有删节。
(4) 本文原载于《东方杂志》，1926年第23卷第13期，有删节。
(5) 《宋史》卷三百十一。
(6) 武堉干译《人口问题》第29—30页。
(7) 郑樵《通志》卷四十二，《礼略一》“大雩”条下。
(8) 《上海申报》1955年7月22日。
(9) 《春秋繁露》卷十六，“求雨第七十四”。伪造说见姚际恒《古今伪书考》。
(10) 《古今图书集成》，历象汇编，《乾象典》卷八十四书事之六。
(11) 《春秋繁露》卷三，“精华第五大雩”条下。
(12) 《通志》卷四十二，“礼略”下。
(13) 顾炎武《日知录》卷十二。
(14) 《西游记》为元、明时人所作。
(15) 此处年代依藤原咲平，云を掴い话 ，东京，第151页。
(16) 明代陈耀文《天中记》卷三引《梁益记》。又江西牯岭亦多雨，较九江约多40％。
(17) 清代朱竹坨选《明诗综》卷一百，杂歌俚谚第一百五十五首。
(18) 本文选自《高空之探测》，原系1932年11月18日在中央大学地理系演讲稿，刊载于1934年《科学》第18卷第10期，有删节。
(19) 本文选自《空中航行之历史》，原文连载于《科学》，1919年第4卷第8期、第12期；1920年第5卷第2期。题目为编者所加。
(20) 查尔斯即发明热学查尔斯定律（charles law）之物理学家。
(21) 本文选自《空中航行之历史》，原文连载于《科学》1919—1920年，题目为编者所加。
(22) 珠穆朗玛峰在喜马拉雅山中，高29002英尺。
(23) 指本文发表当时。
(24) 本文选自《改造沙漠是我们的历史任务》，见《人民日报》1959年3月2日。原文未分自然段，题目为编者所加。
(25) 本文选自《变沙漠为绿洲》，系1960年所作。见《竺可桢文集》，科学出版社1979年出版。
(26) 晋法显撰《佛国记》卷一。法显于晋安帝隆安三年（399）从长安出发，由玉门、敦煌经罗布泊沿孔雀河到库尔勒，又循于阗河到于阗，过葱岭入印度。至安帝义熙八年（412）由锡兰岛坐船回至山东青州。本段文字已通俗化。
(27) 《大唐西域记》凡十二卷，唐僧玄奘口述，他的学生辩机编写。玄奘于贞观元年（627）出发，经新疆天山北路至印度留18年，于贞观十九年（645）取道新疆天山南路回到长安。
(28) 本文原载于《地理知识》1959年第10卷第4期，有删节。
(29) 本文系1959年1月5日在中国科学院海洋工作会议上的讲话摘要，原题《让海洋更好地为社会主义建设服务》，刊载于《科学通报》1959年第4期，有删节。
