【平衡理論氣象說之氣候產生篇】
作者:馬揚茗
平衡理論氣象學,是“平衡理論學說”在氣象科學探索研究方面的初步嘗試,試圖從另一側面闡述地球氣象運變的平衡運動規律。
本文將著重從地球氣候的產生形成和縱橫運變入手,展示平衡理論的氣象觀。
必須加以說明的是,該文是我在二十歲時的作品,這裡仍將保持原貌而不作任何實質性內容的修繕,以使尊敬的讀者從中了解我在二十多年前對氣象科學的膚淺認識和稚嫩闡述,並使人們從中了解我對氣象科學的探索研究和學習認知的歷程。
對此敬請大家予以諒解。
一、現代氣象學相關知識簡述
現代科學的地球物理學,作為研究地球大氣圈、水圈及固體部分的物理性質和其中所發生的各種物理過程的科學,已愈來愈顯示出它的重要性。
而地球物理學主要以分佈在地球各部的觀測網點所提供的資料為依據進行科學研究。
因此,按研究對象的不同,又分為氣象學,即主要研究大氣的各種物理性質、物理現象及其變化規律的科學;
海洋學,即研究海洋中所發生的各種現象和規律及其相互關係的各門學科的總稱;
固體地球物理學,即研究地球起源和演化,內部構造和組成,物理性質以及所發生的各種物理過程的科學等等。
而地球物理學的各個分科的內容又十分廣泛,如氣象學又有許多分支:大氣物理學、天氣學、氣象學、海洋氣象學、高空氣象學、無線電氣象學、衛星氣象學、航空氣象學、農業氣象學等
。各分科又有其一定的目的。
如氣象學的目的在於揭示大氣中的各種物理現象和物理過程的發生髮展本質,從而掌握它、應用它為國防和國民經濟建設事業服務等。
氣候學是氣象學的一個分支,主要研究氣候的特徵、變化規律及其形成的科學學科。
按照研究的對象和方法的不同,又有不同的內容。
例如物理氣候學、天氣氣候學、小氣候學、高空氣候學以及古氣候學等。
氣候學在國防和國民經濟建設各方面的應用很廣,故又有應用氣候學的發展,例如建築氣候學、農業氣候學等。
而平衡理論氣候學是指自然平衡力客觀作用下的電磁阻尼波動的氣象學表現。簡言之,平衡理論的氣候學說是場聚觀點和平衡論的氣象學表現。
因此,平衡氣候學的研究對像是地表及其有效空間的電磁阻尼波動的產生、發展變化以及所引起的各種氣候現像等,而這又只是它的狹義地球平衡氣候學。
廣義平衡氣候學則是涉及到宇宙中的各類似天體外的疏鬆空間電磁阻尼波動的產生、發展變化以及所引起的各種所謂的氣候現像等。
我們這裡只重點介紹狹義地球平衡氣候學。
很顯然,狹義地球平衡氣候學是宇宙間地球的氣候學表現。
目前人們所指的氣象,是指大氣中的冷、熱、幹、濕、風、雲、雨、雪、霜、霧、雷、電、光像等各種物理狀態和物理現象的統稱。
顯然,概括地說,平衡地球氣象學是關於地表,及其有效空間的電磁波動的產生、發展變化以及,所引起的各種電磁狀態和電磁現象的科學。
所以,平衡理論中的地球氣象,就主要指地表空間的電磁狀態與電磁現象。
平衡地球氣象學的主要任務是,研究地表及其有效空間的電磁波動的產生、發展變化以及所引起的各種電磁狀態和電磁現象(譬如大氣物理現象和物理狀態等),力圖揭示它們的本質及其規律,從而掌握和應用它,為國防和國民經濟等建設事業服務。
我們時常所說的氣象情況,通常以氣候和天氣情況最多,以表徵大氣的物理性質和物理現象。
現代科學的氣候說認為,某一地區多年常見的和特殊年份偶然出現的天氣狀況的綜合,叫做氣候;
簡言之,氣候就是某一地區多年的天氣特徵,並認為它是由太陽輻射、大氣環流、地面性質等因素相互作用所決定。
而人們通常所說的天氣,則又是指瞬時或一定階段內風、雲、降水、溫度、氣壓等氣象要素的綜合狀況。
日常所講的天氣,是指影響人類生活、生產的大氣物理現象和物理狀態。例如,陰、睛、冷、暖、乾、濕等。
但氣候與天氣既有區別又有聯繫。
天氣是氣候的基礎,氣候是對天氣的概括。
一個地方氣候,是多種因素相互制約而形成的,其特徵是通過該地的氣溫、濕度、降水、風等氣象要素的多年平均值,及特殊年份的極端值反映而來的。
氣候並不是靜止不變的,在地球發展的歷史上,始終是不斷變化著的。
通常情況下,根據不同的特徵,人們又將氣候分為大陸性氣候和海洋性氣候兩大類。
二、古代先祖對氣象學的探究概述
對氣候及天氣的探索和研究從古至今已有悠久的歷史。
我國較早的根據物象、天象徵兆預測未來天氣變化的專輯唐黃子發撰的《相雨書》一書,內容就有候氣、觀雲、察日月並星宿、會風詳聲、推時、相草木蟲魚玉石、候雨止天晴、禱雨、祈晴等九篇,計169條;
書中雖然也有部分的迷信色彩,但從歷史的角度出發,對我們仍然有著重要的借鑒作用。
又如我國較早的較有系統性的天氣諺語專輯元婁元禮撰的《田家五行》一書中,內容多就天象(日、月、星辰、大氣光象及雲、霞變化等)、物象(鳥、獸、草、木、蟲、雨、山、水、潮汐等)的徵兆來預測天氣演變,表明氣候特點及其規律,並且還蒐集了許多有關的諺語,這些諺語迄今仍有沿用,而其編排方法為後世撰輯同類書者所效法。
再如清同治年間梁章鉅撰的《農候雜佔》一書,根據南方農事活動情況,自正月至十二月,從天文、地理、人事、時令乃至草、木、蟲、魚等,凡涉及預測天氣,解釋天氣現像或反映氣候變化者,均旁證引述,分部備列。
古人通過對氣候的年復週循,將一年之季分為青陽、朱明、白藏、玄英,即現在人們所說的春、夏、秋、冬。
還以立春、立夏、立秋、立冬、春分、夏至、秋風、冬至為八節。
譬如《爾雅‧釋天》有云:“春為青陽,夏為朱明,秋為白藏,冬為玄英”。
郭璞加註道:春天“氣青而溫陽”,夏天“氣赤而光明”,秋天“氣白而收藏”,冬天“氣黑而清英”。
《左傳‧喜公五年》日:“凡分、至、啟、閉,必書云物,為備故也。”
孔穎達疏:“凡春秋分,冬夏至,立春立夏為啟,立秋立冬為閉,用此八節之日,必登觀台,書其所見雲物氣色。”
《爾雅‧釋天》中書道:“日出而風謂之暴。”又我國東南沿海漁民稱風暴為“暴”。
古人對四季作了較詳盡的說明,但對所出現的物理現象更是描述分明。
更為可觀的是,當時人們還將某些自然現像,如風的來臨等,與植物的生產等密切地聯繫在一起。
例如人們將應花期而來的風稱為花信風,並按自小寒至穀雨共八氣,一百二十日,每五日為一候,計二十四候,每候應一種花信。
程大昌《演繁露》卷一有云:“三月花開時,風名花信風。”
它們依次是:小寒,一候梅花、二候山茶、三候水仙;
大寒,一候瑞香、二候蘭花、三候山礬;
立春,一候迎春、二候櫻桃、三候望春;
雨水,一候萊花、二候杏花、三候李花;
驚蟄,一候桃花、二候棠梨、三候薔薇;
春分,一候海棠、二候梨花、三候木蘭;
清明,一候桐花、二候麥花、三候柳花;
穀雨,一候牧丹、二候酴醾、三候楝花。
這是焦竑《焦氏筆乘》卷三中所記敘的。
另有一年的二十四番花信風。
梁元帝《纂要》中云:“一月兩番花信,陰陽寒暖,各隨其時,但先期一日,有風雨微寒者即是。其花則:鵝兒、木蘭、李花、瑒花、榿花、桐花、金櫻、黃荔、楝花、荷花、檳榔、蔓羅、菱花、木槿、桂花、蘆花、蘭花、蓼花、桃花、枇杷、梅花、水仙、山茶、瑞香,其名具存。”
此又見楊慎《升庵全集》卷八十之中。
古人又根據風向和風力強度的不同,將風分為炎風即東北風,滔風即東風,熏風即東南風或和風,巨風即南風,淒風即西南風,飂風即西風,厲風或麗風即大風,寒風即北風等。
如《呂氏春秋》中曰:“何謂八風?東北曰炎風,東方曰滔風,東南曰熏風,南方曰巨風,西南曰淒風,西方曰飂風,西北曰厲風,北方曰寒風。”
高誘注道:炎風“艮氣所生,一曰融風”,滔風“震氣所生,一曰明庶風”,熏風“巽氣所生,一曰清明風” ,巨風“離氣所生,一曰凱風”,淒風“坤氣所生,一曰涼風”,飂風“兌氣所生,一曰閶闔風”,厲風“乾氣所生,一曰不周風”,寒風“坎氣所生,一曰廣漠風”。
有的對厲風又作了較明確的說明。
如《莊子‧齊物論》云:“厲風濟,則眾竅為虛。”
郭慶藩《莊子集釋》引司馬彪云:“厲風、大風。”亦指西北風。
但按《淮南子‧地形訓》又作炎風、條風、景風、巨風、涼風、飂風、麗風、寒風,與《呂氏春秋》略異。
我國古代將二十四節氣中,二分二至及四立,這八個節氣的風又統稱為八節風。
它們依次為:
“廣莫風”:即冬天的北風。
《史記‧律書》有云:“廣莫風居北方。
廣莫者,言陽氣在下,陰莫陽廣大也,故曰廣莫。”
《易緯‧通卦驗》中曰:“冬至,廣莫風至。”《白虎通‧八風》雲:“廣莫者,大莫也,開陽氣也”;
“條風”:即春天的東北風。
《史記‧律書》中云:“條風居東北,主出萬物。條之言條治萬物而出之,故曰條風。”
《淮南子‧天文訓》中又云:“距日冬至四十五日,條風至。”
按《太平御覽》卷九引《易緯》:“立春條風至。”
《左傳‧隱公五年》“八風”,孔穎達疏引作“調風”。
《說文‧風部》中曰:“東北曰融風。”
段玉裁注:“調風、條風、融風,一也。”
周邦彥《應天文》詞:“條風布暖,霏霧弄晴,池塘遍滿春色”;
“明庶風”:即春天的東風。
《說文》有云:“東方曰明庶風。”
《易緯‧通卦驗》曰:“春分明庶風至。”
《史記‧律書》中疏:“明庶風居東方。明庶者,明眾物盡出也”;
“清明風”:即夏天的東南風。
《說文》有云:“東南曰清明風。”
《易緯‧通卦驗》曰:“立夏清明風至。”
《史記‧律書》中疏:“清明風居東南維,主風吹萬物而西之”;
“景風”:有稱其為南風的,如《史記‧律書》有云:“景風居南方。景者,言陽氣道竟,故曰景風。”
《說文‧風部》中疏:“南方曰景風。”還有將其稱之為東南風的。
如《淮南子‧地形訓》中有云:“東南曰景風。”又有一種說法將其稱為東風的。
如《文選‧任昉〈王文憲集序〉》中云:“候景風而式典。”
劉良注道:“景風,東風也”;
“涼風”:一指微寒的風,特指西南風。
《史記‧律書》有云:“涼風居西南維,主地。
地者,沈奪萬物氣也。”《淮南子‧地形訓》中云:“西南曰涼風。”
《禮記‧月令》中疏:“[孟秋之月]涼風至。”一指北風。
《爾雅‧釋天》有云:“北風謂之涼風”;
“閶闔風”:“閶闔”亦作“昌盍”。西風。
《易緯‧通卦驗》:“秋分昌盍風至。”
《史記‧律書》中云:“閶闔風居西方。閶者,倡也;
闔者,藏也。言陽氣道萬物,闔黃泉也”;
“不周風”:即西北風。
《易緯‧通卦驗》中疏:“立冬不周風至。”
《史記‧律書》中道:“不周風居西北” 。
《觀像玩佔‧八方暴風佔》中總論:“北方坎風,名曰廣莫風,又曰大剛風,主冬至四十五日。
東北方艮風,名曰條風,主立春四十五日。
東方震風,名曰明庶風,主春分四十五日。
東南巽風,名曰清明風,主立夏四十五日。
南方離風,名曰景風,主夏至四十五日。
西南坤風,名曰涼風,主立秋四十五日。
西方兌風,名曰閶闔風,主秋分四十五日。
西北乾風,名曰不周風,主立冬四十五日。”
可見分類竟如此明了,是多麼的難得啊!
古人除了將風分為八風和八節風外,還有許多種分稱。
例如將西風稱為泰風的。
如《爾雅‧釋天》中云:“西風謂之泰風。”有將大風稱為盲風的。
如《禮記‧月令》中疏:“[仲秋之月]盲風至。”
鄭玄注道:“盲風,疾風也。”
孔穎達疏:“秦人謂疾風為盲風。”
還有將盛夏強盛而持久的東南風稱之為黃雀風的。
如《古今圖書集成‧乾象典‧風部》引《風土記‧黃雀風》:“六月則有東南長風,俗名黃雀長風。”
也有將梅雨結束盛夏開始時強盛的東南風稱為舶趠風的,如《古今圖書集成‧乾象典‧風部》
引蘇軾《舶趠風》詩:“三旬已過黃梅雨,萬里初來舶趠風。”並引“吳中梅雨既過,颯然清風彌旬。歲歲如此,湖人謂之舶趠風。是時海舶初四,雲北風自海上與舶俱至云爾。”
又朱國楨《湧幢小品》中疏:“吳中五六月間,梅雨既過,必有大風連數日。土人謂之舶趠風。雲是舶遇此風,日行數千里,雖猛而不為害。四明錢塘商至夏中畢集者,北風致之也。”
又舶趠風主旱。 《古今圖書集成‧乾象典‧雨部》引崔實《農家諺》:“舶趠風雲起,旱魃深歡喜。”
我國古代除了對季風、季節風等作了說明之外,還對出現的許多天氣徵象、氣候徵像以及許多自然現像也作了較詳盡的記載和說明。
如“煉風”就是指風暴前的一種天氣徵象。
《番禺雜記‧煉風》中有云:“颶風將發,有微風細雨先緩後急,謂之煉風。”將冬季傍晚陰雲蔽空,可保夜間及次晨無霜的現象稱為“護霜天。”
如《農政全書‧農事‧佔候》中云:“冬天近晚,忽有老鯉班雲起,漸合成濃陰者,必無雨,名曰護霜天。”而將清晨日出時地面溫度最低、空氣穩定、近地面出現風速最弱的現象稱為“風讓日”。
婁元禮《田家五行‧論風》中疏:“大凡風,日出之時,必略靜,謂之風讓日。”
又將由於過冷卻的雨滴或云霧滴在樹木上結成冰的現象稱為“樹稼”,亦稱“木介”、“木稼。”
《舊唐書‧讓皇帝憲傳》:“二十九年冬,京城寒甚,凝霜封樹,時學者以為《春秋》‘雨木冰’即此是,亦名樹介,言其像介冑也。憲見而歎曰:‘此俗謂樹稼者也。’”
又《漢書‧五行誌上》有云;“木先寒,故得雨而冰也……或曰,今之長老名木冰為‘木介’。”亦即雨著木而成冰。
古人又將臘前之雪稱為“臘雪”。如《本草綱目‧水部一》中疏:“冬至後第三戊為臘。臘前三雪,大宜萊麥,又殺蟲蝗。臘雪密封陰處數十年亦不壞。”
將凍冰的樣子稱為“洛澤”,亦作“洛澤”。
如《五篇》:“洛澤,冰貌。”將炎熱季節的夜間遠處有閃電而不聞雷聲的現象稱為“熱閃”。
如《農政全書‧農事‧佔候》中云:“夏秋之間,夜晴而見遠電,俗謂之熱閃。”
又將打雷謂之司雷之神所為。
如《雲仙雜記‧天鼓》中疏:“雷曰天鼓,雷神曰雷公。”
將閃電當作閃電之神即“電母”所為。
如蘇軾《次韻章傳道喜雨》詩:“麾架雷公訶電母。”
將下雨又當作司雨之神所為,謂之“雨師”。
如《周禮‧春官》中疏:“以…祀司中,司命、…雨師。”
將副虹即霓這種大氣光學現象稱之為“摯貳。”
如《爾雅‧釋天》有云:“霓為摯貳。”
郭璞注道:“霓,雌虹也;摯貳,其別名。”而“日幢”又是大氣中的光學現象,即暈的一種。
如《農政全書‧農事‧佔候》中疏:“日生耳,主晴雨……若是長而下垂通地,則又名曰日幢,主久晴。”等等。
我國古代不僅對古氣象的研究,和發展起著先導的作用,而且在許多方面,作出了偉大的貢獻。
譬如在氣象觀測等方面,所取得的優異的成果就是極好的例證。
“相思鳥”的發明就是古代的一種鳥形風向器。
如《乙巳佔‧候風法》一書中就曾作了這樣的記載:“凡候風者,必於高迥平原,立五丈長竿……竿首作盤,盤上作木鳥三足……風來鳥轉,回首向之,鳥口銜花,花旋則占之。”這種風向器亦有銅製的,這種風向器在當時叫做“銅鳥”。
如《三輔黃圖‧臺榭》中疏:“長安宮南有靈臺,高十五仞……有相風銅鳥,遇風乃動。”“相風旌”也是古代的一風向器。
如王仁裕《開元天寶遺事‧相風旌》中記載:“五王宮中,各子庭中豎長竿,掛五色旌於竿頭,旌之四垂,綴以小金鈴,有聲,即使侍從者視旌之所向,可以知四方之風候也。”如此等等。
引自:http://blog.gmw.cn/u/6808/archives/2006/11573.html
平衡理論氣象說之氣候產生篇(中)
作者:馬揚茗
三、“平衡理論學說”對氣象學之氣候產生形成的嘗試性初探
現代氣象學在古代氣象科學,和氣象技術的基礎上,得到了不斷的發展,使之臻於完善。並且研究的範圍也擴大了,在許多方面還取得了可喜的成績,總結出了許多先進經驗,臻使氣象學出現了嶄新的階段。
現代氣象理論和有關的氣象測試技術,都已達到了較高的水平。
然而,隨著科學的發展和新理論的不斷湧現,我們就會愈來愈深刻地感覺到,傳統的氣象學已越來越跟不上時代的發展,和科學理論及其實踐的需要,並且亦已成為現實。
為此,又有許多有關的科研工作者,勇敢地踏入了氣象學研究的行列。
我們相信,正如愛因斯坦的相對論,和普朗克的量子理論,使經典物理學發生了偉大的科學飛躍一樣,新的氣象理論學說的出現,必將使氣象學有一個,新的突破和發展,從而產生氣象學領域的新變革。
“平衡理論學說”試圖對現代氣象科學從另一側面予以嘗試性的概述。
讓我們從氣候的產生形成開始談起。
(一)氣候產生形成的統一物質基礎
“平衡理論學說”認為,所謂的氣象,即大氣中的諸物理狀態,和物理現象的產生,是自然界發展的結果。
既然氣象產生於大氣中,那麼我們必先究其大氣的起源,而要追究大氣的起源就必歸根追溯宇宙的形成,因為大氣是宇宙的一個組成部分,它隨天體的形成而形成,隨天體的形式消失而形式消失(但必須注意的是,我們所說的“消失”只不過是指它的整體外顯即形態的消失,並不是說組成該種天體的物質消失了)。
那麼,天體又是怎樣形成的呢?
“平衡理論學說”認為,宇宙的原始狀態是客觀唯一實在——
場子所存在的時代,即原始場代。
從而使我們知道,宇宙的原始場代,是由充滿宇宙空間的場子所組成的。
那時場子充滿了整個宇宙空間,並在不斷地運動變化著。
那時場子是唯一的客觀存在,並且這種唯一客觀實在,貫穿宇宙發展的始終。
也就是說,場是唯一的客觀實在,是組成一切物體的根存。
無論是宏觀物體還是微觀物體,它們無一不是由場組成的。
總之,場是唯一的客觀實在,是組成物質世界的唯一元源,是組成一切物質特體的根存。
我們又根據“平衡理論學說”的“場唯物論(或場唯一組論)守恆定律”可以知道:場是組成物體的唯一客觀實在,它既不能被創造,也不能被消滅,只能從一種形成狀態轉化成另一種形成狀態,從一種存在形式轉化為另一種存在形式,從一種所處能級轉化為另一種所處能級……,
而總的客觀組成實質物不變。
由“平衡理論學說”的“場唯一組論原理”我們可以知道:自然界的一切物質特體都是場的聚合產物,是場聚合體的不同表現形式,即物體是唯一客觀實在——
場子通過聚合而形成的。
由此可知,物體是場聚合體的不同表現形式。
而“平衡力唯一論原理”又指出:平衡力是維持、延續和實現自然系統平衡狀態的根本原因,是平衡系統平衡和非平衡運動,及其遞變轉化的根本原因。
即平衡力是物體運動及其發展變化的根本原因。
也就是說,物體的一切運動,都是由於平衡力的作用而產生的,且平衡力是其它一切力的祖始,即其它的一切力都是平衡力的不同表現形式。
平衡力作用的根本目的,就是要力求不斷地維持、延續和實現系統的平衡運動,使系統處於相對的平衡狀態,實現系統的暫態平衡。
(二)對氣候產生形成之物質系統人為相對性的簡單劃分
既然物體是場聚合體的不同表現形式,那麼,它們又是怎樣產生的呢?
“平衡理論學說”認為,自然界中存在著兩條自然運動定律,它們分別是:
一、宇宙時間(反映標徵宇宙產生形成及其發展變化的度)是無限正向發展的,也就是說,宇宙時間將逐漸趨於無窮大;
二、宇宙溫度(反映標徵組成宇宙世界的基本物質,即場子或場的系統總體的無規則運變程度)將不斷無限地負向發展,即宇宙溫度將逐漸趨於無窮小。
宇宙的原始狀態是唯一客觀實在存在的時代即原始場代,那時場子充滿了整個空間,那時的宇宙溫度是極高的,場子處於高速的、無規則的運動之中。
由於場子的特性,在運動過程中,在場子機率大的地方,它們很容易發生聚合,反映場子運動程度的宇宙物理量,即宇宙溫度也就會逐漸降低。
隨著宇宙溫度的降低,場子聚結的機率將隨之增大。
這樣以來,隨著宇宙時間的不斷發展,場子就會在宇宙的不同地方,聚結成很大的物體(主指天體),而空間中所形成的許多物體就是我們所說的星體等。
而這些星體又在平衡力的作用下,不斷地運動,從而形成和出現了不斷運動和發展變化著的宇宙世界。
隨著場的不斷聚合,在整個宇宙中就會形成且被人為分成的三種同一根源的不同形態:即場機率增殖體(就是目前人們所指的天體),場機率增殖體的附屬空間(亦指目前人們所說的像地球大氣圈一樣的物質圈層)及場機率增殖體的分限空間(亦指人們目前所說的超過不同星體“大氣圈”的中介空間或所謂的真空)。
而人們目前所說的氣象,就主要產生於場機率增殖體的附屬空間,即所謂的大氣圈中,而所謂的附屬,就是指場機率增殖體作用的有效空間。
所以我們要研究氣象,還必須從大氣圈談起。
(三)氣候產生形成的相對物質系統的基本特徵
任何天體都有附屬空間即“大氣圈”,由於我們人類生活在地球上,我們這裡就不妨從地球上的大氣圈談起。
先讓我們看一看現代的大氣圈的物理狀態。
大氣圈,即包圍地球的空氣層,其層中的全部或一部分往往稱之為“大氣”,是由於乾潔的空氣、水汽和雜質組成的混合物。
乾潔的空氣主要成分是氮和氧,還有少量的氬、氖、氦、氫、臭氧等稀有氣體以及二氧化碳等。
接近地面的干燥空氣在標準狀況下每升重1﹒293克。
離地面愈高,空氣愈稀薄,按體積計算,乾潔空氣中氮佔78%,即4/5,氧佔20﹒95%,即約1/5,二氧化碳佔0﹒03%,稀有氣體佔0﹒93%。
大氣中水氣含量不穩定,濕熱的地區多,寒冷地區少。
它一般被認為是興雲致雨,天氣變化的主要原因。
因空氣密度隨高度增高而趨於稀薄,並逐漸向星際空間過渡,並無明顯的分界。
即自地球表面垂直向上,大氣可以延伸到數千公里的高空。
根據人造衛星的探測資料,在2,000~3,000公里的高空,大氣的密度已經與星際空間的密度非常接近,因此,這個高度可以近似地,看作是地球大氣的上界。
通常又根據大氣的成分、溫度、密度等物理性質的垂直差異,將大氣分為若干層,即對流層、平流層、中間層、熱暖層和散逸層(或外大氣層)等,並且以為主要天氣現像多發生在對流圈層中。
大氣層即大氣圈中大氣的密度,隨高度的增加而迅速減少。由地面到5﹒5公里高處的近地層大氣佔全部大氣質量的二分之一,至10公里高空已佔四分之三,至20公里高空佔十分之九,除此之外,所分各層次的物理狀態也各不相同。
對流層亦稱對流圈,即大氣圈底部對流運動顯著的氣圈。
對流層是緊貼地面的大氣層,因大氣增溫以後發生上下的垂直對流,故名對流層。
對流層中的空氣密度最大,約佔大氣圈全部質量的3/4,它的高度因緯度不同而有所差異。
因為它與地面聯繫最密切,受地表影響最大,為地理殼的組成部分,且它的厚度又隨季節及其他條件而異,因此,在赤道地區約16~18公里,中緯度約10~ 12公里,兩極約7~10公里。
一般夏季厚而冬季薄。對流圈內氣溫隨高度增高而顯著降低。
出現對流層高度各緯度帶不同的原因,一般認為與對流層內,大氣熱量主要來自,地面輔射有關。
因為不同緯度帶內受熱不同,大氣對流運動所能達到的高度也不一樣,大氣中水氣大部集於對流圈中,因此,常產生雲和降水等天氣現象。
對流圈和平流圈之間的過渡層稱“對流圈頂”,此層厚度約幾百米到1~2公里,層內自下而上溫度略有升高或少變。
且又認為對流圈有三個主要特點:
(1)溫度隨高度增加而遞減,平均每上升100米,氣溫降低0﹒6℃;
(2)空氣對流運動顯著;
(3)天氣現象複雜多變。對流層與人類的生產與生活關係極為密切,是人類活動的主要場所。
平流層亦稱平流圈。對流圈頂以上離地面約50公里的大氣圈。
因為大氣多平流運動,故名。
圈內溫度隨高度增高而增高,到約50公里達最大值。水汽和塵埃含量稀少,空氣較為穩定,故天氣現象少見。
這一層的特點是:
(1)氣溫起初不隨高度變化或變化很小,到30公里以上,氣溫隨高度增加而迅速上升,這是因為臭氧含量增加,臭氧強烈吸收太陽紫外線而使氣溫升高;
(2)水汽、塵埃含量極少、透明度很好;
(3)氣流以水平運動為主,所以叫平流層。
該層大氣平穩,有利於飛機高空飛行。
熱暖層亦稱電離層、電離圈、熱圈或暖圈,即高空大氣內若干個具有電離現象的氣層。
在太陽光(主要是紫外線)的照射下,高空氣體分子電離為正離子和自由電子後,大氣中形成了隨高度不同而電子密度不同的氣層。
它們離地面的高度大約從50公里開始伸展至1,000公里以上。
電離密度較高的幾層約離地面80~500公里;
它的底層稱D區,其上依次稱為E、F等區。
它們的高度、厚度和電子密度隨晝夜及季節而變化,也受太陽活動的影響。
並且短波波段的無線電波能被電離圈折射而返回地面,從而完成這距離短波無線電通信。
該層的特點有:
(1)溫度自下而上迅速增高,在300公里高度上溫度已達1,000℃以上,因此被稱為暖層或熱層。
(2)大氣處於高度電離狀態,所以又叫“電離層”。電離層能反射無線電波,使我們能聽到遠方電台的廣播。
中間層亦稱中圈。
從平流層頂以上到80~90公里的大氣圈。
溫度一般隨高度增高而降低,空氣極其稀薄,且有強烈的對流運動,又稱高空對流層。
散逸層亦稱外大氣圈(層),位於熱圈頂上的大氣最外圈,多為帶電離子組成。
其運動受地球磁力線所控制,故亦稱“磁力圈”,上部界限在地磁極附近較低,近磁赤道上空在向太陽一側約有9~10個地球半徑高,其高度受太陽磁場影響而有變化,磁力線能截留星際或低層大氣中進入的帶電粒子,並影響其運動,空氣微粒也只能在本圈邊緣磁力較弱部分滲漏出去。磁力圈以外為星際空間。
氣候的產生與大氣有著直接密切的聯繫
引自:http://blog.gmw.cn/u/6808/archives/2006/11574.html
平衡理論氣象說之氣候產生篇(下)
作者:馬揚茗
(四)對氣候產生形成之大氣物質系統的特性分析
毫無疑問,氣象的產生是自然界長期發展的產物,它的實質也不過,只是場聚合體的又一表現形式。
也就是說,氣象是場聚合體發展的產物,是場聚合體的外顯相互作用的一種表現形式。
它將隨著場聚合體的發展而發展,隨著場聚合體的變化而變化,隨著與之相適應的場聚合體的形式消亡而形式消亡。
隨著場機率增殖體的形成及發展,也同時形成了場的附屬空間,以及場機率增殖體的分限空間。
這是我們對宇宙的最小組成空間——各天體內外的相對區分。
當然,這種區分是極其簡單的,隨著我們的不斷深入,它也將會得到不斷的深化。
場的機率增殖體,也就是我們通常所說的天體等。
場的機率增殖體的分限空間,也就是我們通常所說的(一)天體與(另一)天體的分界空間或者真空。
它是天體之間的介質空間。而事實上,這個介質空間並未將各天體完全分離開來。
下面就讓我們著重,看看場機率,增殖體的附屬空間。
場機率增殖體的附屬空間,亦即我們現在所說的“大氣圈”或“大氣”。
它是各天體的重要組成部分,也是各天體“氣象”產生的主要空間場所。
場的一定空間範圍內的機率增殖體形成了,我們目前所稱的地球,並且由於它自身的運動和外部力量的作用,產生了地磁場和環閉地磁場,又在地磁場的平衡力的地磁引力作用下,在地磁場的有效空間範圍內,將場的機率很微小的物質,吸附在地球的周圍,就形成了我們地球的大氣圈(實質上,地球的附屬空間是維持、延續和實現地球平衡狀態的自然產物)。
由此可知,大氣圈並非人們觀念上的“大氣”,而是場的聚合物,只不過它的密率“很小”而已。
而正是如此,才形成了大氣圈的一系列特性,即大氣組成的唯一性、大氣密率的遞變性以及大氣性態的均衡性。
下面我們就具體分析(大氣圈中)大氣的這三個基本特性。
首先讓我們看看大氣組成的唯一性。
所謂大氣的唯一性,是指大氣組成的唯一性,即大氣是場的聚合體的一種表現形式,它同其他物體一樣都是由客觀唯一組元——場(子)所組成的。
它與各天體的不同點在於它的密率較“小”。
但這個較“小”是相對於我們天體來說的。
實質上,對於場子來說,它還是相當大的了,至於這一點,大家亦是很明了的。
大氣組成的唯一性是我們研究大氣的產生、發展變化以及所出現的一系列“氣象”現象的出發點和根本點。
因為只有這樣,我們才能夠更深刻地領會,和看到平衡理論的統一場論的運用及熔融貫穿於氣象學的表現形式,也只有如此,我們才能更深入地了解到,宇宙間氣象領域的一切狀態和現象的相互聯繫、相互作用、相互依賴、相互制約和相互轉化的辯證統一(亦即自然統一),同時也只有在此基礎上,我們也才能夠來談論氣象學,而不致使氣象學與其他領域相分離,也才能正確地對大氣的自然狀態和自然現像作出闡述。
如果偏離了這一點,就勢必與場聚觀點,即物質的統一性相對立,因而亦是站不住腳的。
總之,大氣組成的唯一性是,宇宙唯一組論的場機率增殖體的附屬空間,即大氣的具體表現。
大氣組成的唯一性問題,也是解決大氣狀態和大氣現象的關鍵問題,為此,客觀上就說明了它是研究大氣,氣象學的根本點和出發點。
對於它在氣象學領域中的具體表現,和運用有著重要的指導意義和現實意義。
其次再讓我們看一看大氣密度的遞變性。
所謂大氣密率的遞變性,是指大氣組成體的密度,在不同的空間範圍內的遞變現象,亦即大氣圈中,大氣組成體的密度,在不同空間的差異。
它是反映大氣唯一組元分佈疏密程度的大氣物理量(或特性),是反映場聚合體在宇宙空間地磁場範圍內,聚集度大小差異的物理量(或特性)。
那麼,大氣密率的遞變是怎樣產生的呢?
這個問題由於在有關的專題裡已經作了詳解,因此我們這裡只作簡單的說明。
原來,在宇宙平衡力的作用下,地球形成了地磁場和環閉地磁場,從而也就形成了地磁場以及環閉地磁場的有效作用空間。
而這一磁場的產生必然要與,大氣場聚合體發生相互的作用。
這種作用主要表現在以下幾個方面。
第一,在一定的條件下,形成了某些空間相同(它是相對性的)的大氣狀態和大氣現象。
這是因為在此空間內,它們的相互作用等價(同樣是相對的)的緣故。
我們就將這樣的空間稱為等價空間或等勢空間。
但這都是相對而言的。
因為事實上,等價或等勢空間是相對設定的,是暫時的,而對於整體系統來說,那是難以存在的。
第二,由於它們的相互作用,就會形成這樣的一種狀態:在一定範圍內,越是接近地球,它們的作用就越大。
這是由地球本身的聚合過程所決定的,即越是接近地球,場(子)的密率就越大,且隨著向空間的延伸而不斷減小,而場(子)的聚結度又與場的機率密度成正比。
因此,大氣的密度亦將隨著,距地球的遠離度的大小的變化而變化。
一般地,在地磁場有效作用空間內,隨著與地球距離的增大而減小,隨著與地球距離的減小而增大。
也就是說,在一定的空間範圍內,大氣密率的大小與空間,距地距離的遠近成反比。
這早已為現代科學所證實,因此就無須多談了。
第三,由於它們之間相互作用差異的變化,就會破壞等勢空間的較穩定的狀態和現象,使它們相應地發生變化。
而地磁場、環閉地磁場以及宇宙場的聚變作用,也會引起大氣狀態和現象的聚變,特別是場聚合度以及等勢空間的聚變,從而也就形成了大氣密率的聚變。
這也就是造成氣候縱橫變遷的主要原因。
總之,大氣密度的遞變性是宇宙場、地磁場以及環閉地磁場,共同作用的結果,是由它們共同作用的,磁場力的變化而引起的大氣電磁場變化的結果。
因此,它也是電磁場遞變的大氣表現。
實質上,大氣密度的遞變,是電磁場遞變的必然結果。
最後再讓我們看看大氣性態的均衡性。
所謂大氣性態的均衡性,是指大氣的活動性質,是隨著電磁場的變化而變化的,再沒有產生這種變化的第二種因素。
這就是大氣隨電磁場的變化,而性態發生變化的均一衡定性。
所謂的“均一”,就是指引起這種變化因素的均一,而“衡定”,則是指只有這種因素才能引起它的變化,且終究是以這種因素為衡量基準的。
因此,大氣活動的均衡性,也是自然界發展的產物。
一定程度上來說,離開了電磁場的變化,大氣的一切活動性質及運動狀態的出現,都是無根基的,因而也是不可能的。
因為大氣的活動性質和運動狀態,是電磁場變化的大氣表現形式;
也就是說,電磁場的變化,僅這一物質作用根本性的具體體現來看,是大氣性態變化的根本所在,是決定大氣性態(發生)變化的唯一自然因素。
總之,大氣性態的均衡性,是由電磁場的變化所決定的,均一衡定的辯證統一(即自然統一)。
大氣圈的以上三個特性,是決定大氣其他性質的根本因素,它們的變化,是引起大氣圈內大氣狀態和大氣現像變化的根本原因,是引起氣候變遷的根本原因。
好,下面就讓我們來看看氣候縱橫變遷的主要原因。
(五)對氣候產生形成自然因子的嘗試剖析
前面已經談到,一定意義上來說,電磁場的變化是大氣性態(發生)變化的根本原因和唯一自然因素。
這是因為:
第一,電磁場是場聚合體在平衡力作用下的外部顯現;
第二,電磁場的變化是場聚合體密率遞變(性)的同一產物。
場聚合體的密率遞變和電磁場的變化是辯證(自然)的統一;
第三,電磁場是大氣性態均衡性的,主要內容和本質特徵。
電磁場的變化,既然是大氣性態變化的唯一自然因素,那麼,我們就必須追溯引起電磁場變化的自然因素了。
這裡仍以地球為例。
通過以上的學習,我們即可很容易地得知,引起電磁場變化和自然因素,就地球本體及其有效空間範圍來說,主要有以下三種:
第一,內部因素。
我們這裡所指的內部,是指地球本體以及大氣圈的總和。
為此,內部因素,也就是地球本體以及大氣圈的綜合因素了。
下面就讓我們看看內部因素,是怎樣引起大氣圈內的電磁變化的。
地球本體的作用,而引起的電磁場的變化,在“平衡理論學說”相關專題的討論中實際上已經講述過了,這裡不妨再略作說明。
地球本體的作用有許多形式,其中主要是指地殼的內部作用,如地震運動、火山運動、塌陷運動、裂谷運動、造山運動、褶曲運動以及升降和水平運動等。
根據平衡理論學說的統一場論,我們知道,宇宙間任一區域的磁場波動,都會引起其他區域的電磁波動。
這是因為宇宙間的一切事物,都是相互聯繫的統一整體,它們相互聯繫,相互作用,相互依賴,相互制約。
據此我們也可很容易地推知,地球內部地殼的一系列地質作用,都將引起地磁場的波動,而地磁波動,又將引起地球本體附近區域的,一系列的連鎖電磁波動。
而大氣圈內的電磁波動尤其顯著。
這是由於大氣是被地磁場“吸附”著的,而地磁波動的變化又將直接對大氣的“吸附”作用產生影響,從而使大氣的電磁場也產生波動。
又由於地磁波動的,有規律的頻繁發生,所以又致使大氣產生,頻繁的電磁波動。
正因為如此,才形成了大氣自然狀態,和自然現象的頻繁變化。
因此,地磁波動又將引起大氣氣候的變化。
總之,地磁波動是引起大氣氣候縱橫變遷的主要原因。
下面我們再來看看,引起大氣電磁波動的,又一因素——外部因素。
第二,外部因素。
我們這裡所指的外部,亦是地球及附屬大氣圈以外的空間。
因此,外部因素就指地球及附屬大氣圈以外空間的影響因素。
那麼,外部因素又是怎樣影響大氣電磁場的波動呢?
關於這個問題,我們在前面實際亦已提及,這裡僅再略作說明而已。
我們知道,地球磁場的波動會影響,宇宙其他星際空間電磁場的波動,同樣地,宇宙間的電磁波動也將波及影響至地球,從而使地磁場產生波動,或是直接地影響大氣圈內的電磁場,使其產生波動。
如在我們太陽系中,與地球質量相當或比地球質量大的星體的,本體磁場變化對地球的影響就很大,而其他的小行星,對它的影響就相對小些。
而太陽的活動,對地球的影響卻又是相當大的,且也是主要的。
作為平衡體地球的中心體太陽,它的磁場變化將直接影響到太陽系中,諸平衡體的磁場變化,從而也必將影響至地球。
又由於地球距太陽的距離又很近,因此這種影響作用就更顯著。
可以這樣說,太陽活動的微小變化就會引起地球的變化,且這種變化隨太陽變化程度(簡稱變度)的不同而明顯地表現出來,特別是作為空間游離體的大氣來說,電磁波動的影響尤為顯著。
因為微小的電磁波動,就會引起較大區域,乃至整個大氣圈內部,自然狀態和自然現象的變化,從而使太陽電磁波動,成為影響地球上氣候變遷的主要外在因素。
正因為如此,人們才對太陽活動很關切,且一直認為它的活動變化,是地球氣候變遷的根本因子。
其實不全如此,因為它的變化,只不過是其中的一個因素罷了。
這一點我們以後的論述中亦將逐漸地認識到。
總之,地球外部的電磁波動特別是(就太陽係而言)太陽的磁場波動,是引起大氣氣候縱橫變遷的外部因素。
誠然,影響地球及大氣電磁波動的因素,並不是以內部或外部因素單一地發生作用的,而是通過一種更重要的因素表現出來的,這就是引起地球及大氣波動的根本因素,即內外因素的統一——複合因素。
下面我們就作簡略的分析說明。
第三,複合因素。
所謂的複合因素,就是指內外因素共同構成的統一因素,即內外因素的複合,亦即內部因素和外部因素的辯證(自然)統一。
複合因素所以會成為引起電磁波動的根本原因,是在於:首先,任何作用都不能由單方來實現,而必須是相互作用的結果;
其次,地球內部的地質變化,以及地磁場的變化,是地球內外相互作用的結果;
再者,地球外部其他星體乃至太陽的活動變化,亦是諸有關星體相互作用的結果。
也就是說,離開外部因素而談內部因素,是不現實的,而離開內部變化去單求強調外部變化又是無根據的。
因此,電磁波動是地球內外因素相互依賴、相互作用、相互影響、相互制約的辯證(自然)統一。
這就是平衡理論學說場聚觀點統一的電磁波動的具體表現。
複合因素作用的結果,產生了電磁波動,因此,它是引起地球大氣,自然狀態和自然現像變化的根本原因,從而亦就產生了大氣氣候,以及氣候的縱橫變遷,才產生了天氣的異常變換,從而使氣象學隨著人類的發展和需要,而獨立地產生出來,並不斷地得以完善,因此,研究電磁波動,又將對我們研究氣象學,特別是氣候方面又有著重要的意義。
產生電磁波動的原因我們已經明了,下面再來讓我們看一看,電磁波動是怎樣引起大氣自然狀態和自然現象的變化的。
我們知道,大氣裡的物質同樣是場的聚合體,即場的聚合體組成了大氣這種自然形體。
電磁波動對它們產生的影響亦是很大的:或使它們的聚合度增大,而導致物質的密度增殖;
或使它們的聚合度減小,而導致物質密度的相應減小。
而電磁波動的結果,將最終導致大氣物質的運動和密度的增減。
雖然它們發生在局部區域或全部大氣空間,但它們又直接影響到大氣自然狀態、自然現象的變化,而我們通常將表明,大氣物理狀態和物理現象的各項要素,稱為氣象要素。
因此,電磁波動將導致氣象要素的變化,而氣象要素變化的外顯,即是我們目前所說的氣溫、氣壓、風、溫度、雲、降水以及各種諸如雲、霧、降水、雷暴、大氣光像等天氣現象的綜合變化,從而反映出了大氣氣候和天氣特徵的變化。
因此,它們常應用在天氣預報、氣候分析、有關科學研究以及國際軍事(戰略)等中。
總之,電磁波動是造成大氣物理狀態、物理現像變化,即氣候和天氣變化的根本原因。
綜上所述,宇宙場、地磁場以及環閉地磁場的相互聯繫、相互作用、相互依賴、相互制約的自然統一構成了電磁波動的根本原因,從而產生了地球大氣的物理狀態,和物理現象的變化,顯現出氣候以及天氣的變化。
也就是說,電磁波動是氣候縱橫變遷的根本原因,亦即氣候的縱橫變遷,是電磁波動的大氣顯現。
這就是氣候產生、發展變化的平衡理論學說,基礎上的氣象學反映的實質內容。
以上簡略地分析了氣候的產生、發展變化等的根本原因,從而使我們對大氣氣候的產生、發展變化等的根本原因,有了一個概括性的了解。
那麼,產生這一自然狀態和自然現象的本質原因,又是什麼呢?
它的根本動力又是怎樣的呢?
對於這樣的問題,無需多述,大家就會很自然地得出答案的,即產生這一自然狀態和自然現象的本質原因,是貫穿於場聚合體的產生、發展變化及其衰亡總過程的本質原因,即平衡力的作用。
也就是說,平衡力的作用是,產生這一自然狀態和自然現象的本質原因。
而產生這一自然狀態和自然現象的根本動力,同其他的自然狀態和自然現像一樣,都是為了達到自然系統的平衡狀態;
也就是說,維持、延續和實現系統平衡狀態,是產生這一自然狀態和自然現象的根本動力。
我們這裡對上述結論只作以簡單的闡述。
“平衡理論學說”通過對相關內容的論述我們知道,宇宙世界的產生、發展變化以及衰亡的總過程是平衡力作用的結果。
平衡力是事物運動、發展變化的本質原因,是為了維持、延續和實現系統平衡狀態的最本質的自然手段,而其他自然手段的產生,都是它的不同表現形式,均是它在各不同平衡體系內的具體運用和顯現,而維持、延續和實現系統的平衡狀態,則又是它的根本目的和歸宿趨勢。
地球上的大氣如同其他星體上的“大氣”一樣,都是為了保持系統平衡狀態的場機率增殖體的產物,是平衡力外顯,即場相互作用的自然產物和主體的介質規序。
這一介質規序的產生,使場機率增殖體的電磁波動,有了一個介質空間,從而使場的相互作用有了一個介質規序。
簡單地說,“大氣”就是物體(主指天體)相互作用的介質規序。
以上我們引入了介質規序這個新的概念。
那麼,它又是指的什麼呢?
通過以上的分析我們不難推出,所謂的介質規序,就是場機率增殖體相互聯繫、相互作用、相互依賴、相互制約的平衡力作用的外顯空間,是場機率增殖體電磁阻尼作用的介質場所,是系統的介質產物,是宇宙世界的重要組成部分。
當然,我們的這個定義只是章節性的定義,是供大家理解的概說,而它的本質定義到時候我們是會給出的。
這裡只提醒大家注意的是:介質規序如同電磁場的阻尼反饋作用一樣,是平衡理論學說的一個重要理論範疇。
而平衡理論學說的介質規序原理,充分地顯示了文一點:
介質規序是場聚合體相互聯繫、相互作用、相互依賴、相互制約的統一產物,是場聚合體產生、發展變化、運動及其相互作用的引然場所,是維持、延續和實現系統平衡狀態的統一產物,是平衡引移變換和客觀規律系統的自然統一。
介質規序原理揭示了物體及其內外相互聯繫的本質內容,即相對於場密率(或機率)增殖體特定形式時空的本質內容。
介質時空是場的具體體現,是場的統一產物,是平衡運動的規律性,自然引移的作用空間和聯繫空間。
處於介質規序中物質的運動是平衡力作用下物質的定位移動,自然調節過程中物質系統自然適應的引然運動,是維持、延續和實現系統平衡狀態的平衡運動。
而每一運動的過程,都是規律性的過程,自然調節的過程,自然適應的過程,維持、延續和實現系統平衡狀態的自然需求的過程。
對於氣候的產生等問題,我們就簡述如此,而對大氣狀態和大氣現象的分析又聯述如下。
通過前面的論述我們知道,氣候的產生是大氣內電磁場變化的結果,而這種結果的直接表現,就是我們所看到的大氣狀態的變化,和大氣現象的變化。
如陰、晴、雲、雨、霜、霧、雪、風等等。
那麼,大氣狀態和大氣現象又是怎樣形成的呢?
我們知道,電磁場是場機率增殖體,在平衡力作用下的外顯。
場機率增殖體的變化,將使電磁波發生變化,而電磁波的變化反過來,同樣也會影響到場機率增殖體的聚結狀態,使場的結合機率發生變化,而場的結合機率的變化,又是引起大氣狀態和大氣現像變化的物質原因。
也就是說,由電磁場的變化,而影響的大氣場聚集結合機率的變化,是引起大氣狀態和大氣現像變化的物質原因。
這種物質原因,又是引起這一結果的本質原因的物質表現。
那麼,由電磁場的變化,而引起的大氣狀態和大氣現象的變化,又是怎樣產生的呢?
各種大氣狀態和大氣現象的形成過程,又是怎樣的呢?
下面我們就較為詳細地進行分析論述。
引自:http://blog.gmw.cn/u/6808/archives/2006/11575.html
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