中国古代的雨量测量
曾雄生&&日08:25&&来源：
　　中国自古以农立国,而雨水又是影响农业收成的主要自然条件,对于农业和江山社稷的重视使得中国人十分关注自然界中的雨水情况。
　　自古以来的雨泽上报制度
　　自秦汉以来,就形成了奏报雨泽的惯例。州县一级的官员必须定期向朝廷上报当地的降水及农业生产情况。汉代要求,“自立春,至立夏,尽立秋,郡国上雨泽”。即在整个农作物生长期间,各地都要向中央上报雨量情况。经过千年的演进,上报雨泽的惯例逐渐制度化和法律化。
　　自从有“上雨泽”制度的秦汉开始,雨量就一直是上报的主要内容。先秦时期,很早就确定了以平地积雪的厚度来确定降雪量的大小,如“平地尺为大雪”。但早期用以确定雨水多少并没有一个统一的标准,有时指降雨时间持续的长短,如“凡雨,自三日以往为霖”。有时可能是指受雨面积,即秦朝律法中的“所利顷数”。至少从唐宋开始,雨水的多少和降雪一样是由尺寸来计算的,如“肤寸”、“寸余”、“数寸”、“及尺”、“盈尺”、“三四尺”、“近尺”等。如南宋某年,“黟县雨帐呈,九十日内止有十来日得雨,所谓雨者,止是二或不及分,止有七月初九日雨及五分”。“至于大兴部内,虽雨降数次,多者不及二寸”。
　　雨水是流动的,和雪不同,雨水分寸尺丈的计算必须借助于专门的器物,这就涉及雨量器的发明和使用。起初人们或许只是依据生活经验对雨后地面积水的厚度进行推测,后来也可能对雨水进行测量,而用以测量的器具,便是生活中的一些器皿,如盆、盎等。当雨水灌满盆、盎,并从盆、盎中溢出时,称之为“翻盆”或“翻盆盎”,又称为“倾盆”。“翻盆”、“倾盆”之说,最早见于唐代。唐韩鄂《岁华纪丽》二《雨》“倾盆”注:“大雨”。
　　宋代的“州郡多有天池盆,以测雨水”,盆上刻有“尺寸”,方法是“以盆中之水为得雨之数”。因此,“天池盆”被认为“是世界文化史上最早出现的雨量器”。但“器形不同,则受雨多少亦异”,所以“未可以所测,便为平地得雨之数”。解决的办法一是通过计算,求得得雨之数;二是制定标准的雨量器。南宋数学家秦九韶的《数书九章》(成书于理宗淳v七年(1247))中就有“天池测雨”一题。
　　另一种雨量标准:“雨水入土深度”
　　雨泽上报制度在明清时继续得到沿用,但与此同时还有另一种雨量标准在流行,这就是“雨水入土深度”。在民间和文人笔下也有“一犁雨”的说法:“雨以入土深浅为量,不及寸谓之‘一锄雨’;寸以上谓之‘一犁雨’;雨过此谓之‘双犁雨’。”朝廷也认可这一标准。宋神宗熙丰年间,就曾至少有两次采用“禁中令人掘地”的办法,来确定雨量大小。明初洪武年间制定的“雨泽奏本式”,就明确要求奏明“雨泽事,据某人状呈:洪武几年几月几日某时刻下雨至某时几刻止,入土几分”等项内容。
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雨量计的发展历程
早在远古时期，人们是以狩猎为主，用自制的木头和石材武器，捕捉动物，养育后代。慢慢的，他们循矩天色、风向、风速和地上各种动物的脚印、痕迹来寻找猎物。
到了农耕时期，饲养动物以及粮食作物的种植，逐渐替代了大部分的野外狩猎。风调雨顺的时候，总是粮谷满仓，牛羊成群。而到了暴风雨等洪涝天气时，人民饥寒交迫，只能背井离乡。人们开始特别关注雨水和洪涝的天气变化。生活中，他们体会到了降水对他们生活的重大影响。为了能够提前躲避大自然的灾害，一部分人开始尝试观察风云变化。用最原始的方法测量雨量的大小，了解天气，积累经验。公元前1000年的周朝初年，史书&小史掌邦国之志&之中，就有记载天下的旱涝情况。公元前7世纪，春秋时期杰出的政治家，著名的军事家管仲，在辅佐齐桓公治理国家的时候，曾经用地下水位来确定旱涝等级。公元前3世纪的秦王朝，朝廷为了掌握各地的旱涝情况，制定了要求全国各地上报雨泽的制度。规定郡县必须向上上报雨情。史书《睡虎山秦墓竹筒&秦律十八种&田律》，对此有详细的记载。
秦朝之后，暴雨制在各个朝代得以延续，并逐步规范为按雨水不足，雨水过多，雨水事宜三个等级，到了1247年，宋代著名数学家秦九韶，开始研究雨量的计算。在他撰写的《数书九章》中，列举了&天池测雨&&圆翟测雨&等。2道计算雨量的数学题，根据测雨器的多少来计算。&地面的降雨量，题曰&圆瞿&&天池&都是当时的量雨工具。虽然这些量雨器只是一般的盛水容器，不尽完善，但它可以算得上是雨量器的雏形。秦九韶在计算&天池测雨&时，用了&平地得雨之数&来度量雨水，在算题中肯定了要计算的单位是将雨水折合成平地雨量，这是很有价值的思想，非常符合现代的雨量概念。他的计算方法可以算得上是世界上最早的雨量计算方法。为今后的雨量测定奠定了理论的基础。
中国具有长期上报雨泽的实践，有完备的观测，计算雨量的理论。但是，测雨所用的都是些日常使用的一般容器，没有制造出专用的统一的雨量器。气象历史上最早的雨量定量测量仪器-雨量计，却是由当时弱小的朝鲜国发明的，朝鲜王朝的第四位国王世宗，是一位热爱科学的君主。对农民的生产生活非常关心。据史记载，朝鲜引进了中国上雨泽，测雨量的方法，并下令研制雨量器。公元1441年，朝鲜发明了世界最早的圆筒形雨量器。在朝鲜《世宗实录》卷九三，卷九六上。记有1441年申报制作雨量器的文件。当年他们试制雨量器长二尺，径八寸，铁质，安置在书云观台上受雨，后来推广到了全国。并要求各地以直尺测量雨的深浅，上报世宗国王。1442年，他们正是制造了同意规格的铜制雨量器，高一尺五寸，圆径七寸。分发到雨泽网使用。这也是世界最早使用统一雨量器的降水监测网。同年，阵雨标准规格也在朝鲜颁布。
西方最早关注雨水测量的是意大利数学家。伽斯托利，他是伽利略的好朋友。1639年在罗马大学任教时，他写信给伽利略，说他曾经用一个圆筒形玻璃容器来接雨水。看着雨水在器内上升。而真正推动雨量计发展的是英国人，大约在1691年，英国著名建筑设计师格瑞斯汉.列恩设计制作了利用标准称锤来度量手机雨水的仪器。它的原理与我们今天使用的翻斗式雨量计非常相象。可惜我们没能找到它的原始图片。1695年，著名的英国物理学家胡克.罗伯特，成功设计了翻斗式自记雨量计。它是一个玻璃漏斗，安装在一个木架上，漏斗的下端伸进一个较大的容器内。在漏斗上，有2根绳子将它牢牢地固定在木架上。以防被风吹动，所收集到的雨水用秤称量。翻斗式雨量计一直沿用至今，它的设计理念也体现在当今的自动雨量计上。在较长的一段时间内，人们很难寻找到18世纪之前的雨量资料，但年是谁用什么标准在测量雨量以及关于雨量的详细记录。直到人们发现了美国科学家，本杰明.富兰克林的气象记录手稿，著名的科学家本杰明.富兰克林不仅以诸多的发明闻名于世，而且他从1726年开始对反映天气的温度，雨量，风等要素进行了详细精确的记录，一直持续了60多年，给后来的研究者们留下了珍贵的历史记录。
与现代雨量计最相像的仪器是1722年，由英国人霍斯利制造的，他用一个漏斗把雨水收集在一个玻璃量筒中，只有观看量筒上的刻度，雨量一目了然，省去了称量雨水的麻烦。霍斯利被誉为是现代雨量计之父，他确立的雨量计标准一直沿用至今。1723年，英国皇家学会秘书朱林，组织国内外的一些地方按照规定的雨量筒进行观测，并将资料集中到英国，绘制成雨量直线。这是西方的第一个雨泽网。也是世界第一个国际雨量网。后来，经过几个世纪科学家的不断改进，又出现了许多其他种类的雨量计，并且逐步向雨量自动记录的方向发展。其中最常用的便是虹吸管雨量计，它又一个承雨筒，里面装一个浮筒，浮筒会随着承雨筒中水面的升降而上下移动。同时，它还有一个装时钟的钟筒，当时钟走动时，钟筒就会转动起来。这样，按在中筒外面的一张自记纸上。就会记录下一条降雨量曲线。雨量大，线条就上升。雨量小，它就下降。有了这种仪器，人们就可以很方便地从这些曲线上了解任何一段时间内的总雨量和其他数据了。
目前，现在的雨量计生产厂家都在尽量将雨量计做得更小巧，操作更简单、方便。翻斗式雨量计渐渐也浮现出了无线数据传输，显示器和翻斗杯分体式的。比较有代表性的是德国生产的雨量计36010，体积小巧，分体式无线传输，具有记录功能，并且带有室内室外温度记录功能。
雨量计的发明和完善，倾注了先辈们的大量智慧和心血。在气象学的发展史中经历了一个漫长而艰苦的过程。从远古时期的&天地测雨&，到现代化的全自动的降水测量，每一个进步，都是为气象学的发展，带来了不可磨灭的贡献。
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