揪两根头发，就能测出空气湿度？

本文授权转载自原点阅读（ID：tupydread） 原文作者：黄卫

在气候要素里，湿度是一个重要的指标。千年前，空气中的干湿并不是用刻度和百分比表示。人们的认知大抵就是，湿度越小表示空气越干燥，湿度越大表示空气越潮湿。

太多的古诗词留下了湿度在人们日常生活的点点滴滴。早在西晋，傅玄就有一首《炎旱诗》问世，诗中的“河中飞尘起，野田无生草”就写出了空气的干燥和旱情的严重。宋代梅尧臣的《梅雨》诗中有“湿菌生枯篱，润气醭素裳。”其中“润气”就是潮气、湿气。北宋诗人郭祥正则有“屋漏沿窗玉篆斜，索居蒸湿度年华。”明代任环，在《上嘉定城隍·庭穴蚁何处》中写道“庭穴蚁何处，长空燕不来。正须潮湿础，又见月盈台。汗背翻成雨，劳心已作灰。何当瞻拜际，一洒润苍苔。”空气湿度肉眼是看不到的，虽然人人都能感受到，甚至万物有感，但是怎样大致评估空气湿度的大小，自古以来人们都在不断尝试着空气湿度的测量方法。我国可能是最早发明测湿仪器的国家了。《史记·天官书》中曾提到一种把土和炭分别挂在天平两侧，以观测挂炭一端天平升降的仪器。这其实就是原始的“湿度计”。它的原理是：天气干燥了，炭就轻，天平就倾向于土；天气潮湿了，炭就重，天平就倾向于炭也就是古人说的“燥故炭轻，湿故炭重”。《淮南子·泰族训》曰：“夫湿之至也，莫见其形，而炭已重矣。”大意是：湿气到来的时候，人是看不见的；但是炭已经表现出沉重了。这就进一步阐明了这个测湿仪器能判断出看不见的水汽含量程度。
高洁之弦除了悬炭天平外，另一种测湿装置在更早的时间出现。东汉王充在《论衡·变动篇》中曾经谈道，琴弦变松，天就要下雨。琴弦变松，是空气潮湿、弦线伸长所造成的，表示空气湿度较大。由此可见，古代的弦琴也可当作原始的空气湿度测量设备，这与现代毛发湿度计中的“毛发”理念基本一致。古琴最早出现于周朝 , 关于古琴最早的文字记载见于《诗经》。《诗经》收集了从西周初年至春秋中叶（前 11 世纪—前 6 世纪）的诗歌 , 反映了周初至周晚期约 500 年间的社会面貌。春秋战国时期，伯牙和子期《高山流水》觅知音的故事，成为古琴相关的佳话美谈。元末明初娄元礼在《田家五行》一书中也说，“琴瑟弦索调得极和，则天道必是一望略无纤毫，方能如是；若是调卒不齐，则必阴余之变，盖亦气候致而然也。若高洁之弦忽自宽，则因琴床润湿故也，主阴雨。”大意是质量很好的干洁弦线忽然自动变松宽了，那是因为琴床潮湿的缘故；出现这种现象，预示着天将阴雨。他还谈到，琴瑟的弦线所产生的音调如果调不好，也预示有阴雨天气，这其实也是因为变松宽了的弦线，其音准敏感度降低。由此可见秦汉时，人们对空气湿度已有准确的认识，通过琴弦变化评估空气湿度变化。清康熙年间，西方来华传教士南怀仁曾用小鹿的筋做成一个弦线湿度表，以验空气中的燥湿程度。其原理也是“鹿筋吸湿”。无论是琴弦还是鹿筋，都与现代毛发湿度计中的“毛发”原理非常接近了。湿度变化引起琴弦长度的变化是很微小的，难以察觉的，但反映在该琴弦所发的音调高低的变化却是十分明显的。这里可以说已经孕育着悬弦式湿度计的基本原理了。
鲸骨之争世界上最早的测湿仪，名归“悬炭”还是“琴弦”仍需推敲，但它们都比欧洲同类的测湿仪器早了 1000 多年。远在大洋彼岸关于测湿仪器有个知名的“鲸骨之争”，是关于欧洲“最早”测湿仪名归哪处的科学争论。早期的测湿装置，使用了人或动物的毛发，并令其保持一定的张力。毛发具有吸湿性（保持水分）；它的长度会随着湿度的变化而变化，并且长度的变化可能会通过机械装置放大并显示在刻度盘或刻度尺上。在 17 世纪后期，这种装置被一些科学家称为吸湿镜，该词现已不再使用。鲸鱼骨头和其他材料可用来代替毛发。1783年， 瑞士物理学家和地质学家霍勒斯·本尼迪克特·德·索绪尔制作了第一台使用人发的头发张力湿度计（如下图所示），被认为是此类湿度计的发明者。它由一根 8~10 英寸长的人头发加上滑轮装置组成，头发的一端固定在螺钉 a 上，另一根通过滑轮 c 固定，并被丝线和重物 d 悬垂收紧。滑轮连接至分度器，分度器在刻度尺（e）上移动。通常头发被去除油脂，例如首先将头发浸泡在乙醚中，可以使仪器更加灵敏。另一位来自瑞士的让 - 安德烈·德吕克（1727 年—1817 年）是瑞士地质学家、自然哲学家和气象学家。他设计了一种用于地质考察的便携式气压计，其中包含有关水分、蒸发以及湿度计和温度计等指标的测量。他发表在《皇家学会自然哲学汇刊》的论文中展示了新的湿度装置，该装置类似一个水银温度计，用象牙球，从而扩大了水分的，并引起了汞（水银）下降（他提倡在测量装置中使用汞而不是酒精）。德吕克还给出了第一个在气压计的帮助下测量高度的正确规则。他的另一设计是一种鲸骨湿度计，由此引发了与霍勒斯·本尼迪克特·德·索绪尔之间的激烈争论，也就是人们说的“鲸骨之争”。德吕克认为他才是头发湿度计的发明者。他关于湿度装置的论文早在 1773 年就已经发表了，并在 1791 年发表了相关的第二篇论文。他的鲸骨湿度计至今还保存在日内瓦的一座博物馆中。

科学家们之间的争论代表了它们各自对科学主张的坚持，而带给我们的则是他们各自更多更值得推敲的发明。

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院半导体所立场

---

编辑：静玲子

新闻来源：中科院半导体所，文中所述为作者独立观点，不代表icspec立场。更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议，请联系微信客服specltkj。