沈括（1031～1095年）字存中，浙江杭州钱塘人。他不仅是一位科学家，而且是革新派政治家。他的知识非常渊博，在许多领域里，有多项超时代的科技创造和学术观点，有的应用至今。他出生于蜀中简州平泉县（今四川简阳三岔坝），首跟随身为游宦的父亲去过岭南、浙闽和京师等地，养成他博学、多问、勤于思考的品格。出仕以后，又因为任职需要，走遍了长江南北、黄河上下和长城内外。他在游历中观察和记述了众多的天气、气候现象。这里从7个方面做一简单介绍，以飨读者。

　　对古气候的判断

　　在宋神宗元丰三年（公元1080年）初秋，沈括在陕北延州（今延安地区）任职。有一次神宗派宦官到延州，路过黄河岸边的永宁关时，遇上了一宗奇事，在河岸崩塌后露出土下的岩石中，发现了“竹笋一林，凡数百茎，根干相连，悉化为石。”宦官取了若干块这样的岩石（应该是灰色页岩），在延州让沈括一块观看。

　　博学多闻的沈括知道“延郡素无竹”，面对着宦官给也看的化石心里分析，“此入在数十尺土下，不知何代物”到了近代，古生物学家尹赞勋判定，沈括见到的“竹笋”是新芦木的化石，生长于一亿多年前的中生代侏罗纪时期，它是中空有节的古蕨类植物，外形与竹相似。当时沈括用疑问的口吻判断：“无乃旷古以前，地卑气湿而宜竹耶？”这意思很明白，即难道这些化石生长的时代，地势低洼、气候潮湿，而适合于生长竹子吗？这一问显示出沈括的正确推测。现在证明，陕北在侏罗纪时期，确实气候温暖湿润、沼泽广布、森林茂密，是形成煤炭的地理和气候环境。　　

　　在沈括的记述中，有一项需要指出，就是“悉化为石”，后世纪动、植物于岩石上的种种遗迹，包括骨骼、甲壳、叶茎、爪痕……统统称为化石。沈括的贡献主要在于用化石判断了古气候的情况。在西方首次描述化石的是达·芬奇（1452～1519年），意大利人，是个通才人物。他曾用化石说明沧海桑田的变化，但他比沈括晚400年。

　　雨的预报

　　在宋神宗熙宁七年（公元1074年）夏五月（农历），当时北方旱情严重，这年自春至夏，不仅京师开封府久旱无雨，而且陕西、河北、河东（即山西）、京东西（即河南）和淮南（即安徽）诸路也没有下过透雨。北宋朝廷震动，宋神宗设祭坛顶礼膜拜，祈求有一场透雨。这时沈括出任起居注，负责记录皇帝日常生活、行动和降德音（即对某人某事作指示）的工作，得以经常跟随神宗身边。大约是五月初四，此前已经连着阴了多日，而且云层很厚，朝廷里的大臣们以为必然要下雨了，可是这天却云开天晴，显得闷热。宋神宗问沈括什么时候能下雨？沈括答道：“雨候已见，期在明日。”消息传出，朝廷上下不少人认为，好几天密密的浓云都不下雨，这天天气转晴了却说明天要下雨，谁肯相信呢？但是第二天果然下了大雨，伴有冰雹，而且连着下了两天雨。

　　当时沈括还兼任司天监的提举官，司天监不仅负责天文观测和编制历法的工作，而且推测天气和选择“吉凶”日子都是他的职责范围。因此，对当时的旱情沈括是密切关注的，他运用了中国古代朴素的辩证唯物主义的理论“五运六气”，即金、木、水、火、土之间相生相克的观点，对上述那场雨作了解释。他认为：连日重重阴天，却没有下雨，其原因是“厥阴”之气的阻碍，产生“厥阴”则因当时“湿土”立事的结果。可天空忽然转晴了，则是“燥金入候”了，“湿土”暂时退却，“太阳”得以发挥作用，这样运和气都顺了，自然就下雨了。沈括的这种解释与现在预报降水的思路——考虑有一次冷暖空气团交锋的过程基本一致。即：连日阴天在暖湿气团的控制下不能成雨，次日干冷气流来临，转为晴天。阳光直射地面，近地面层迅速升温，中低层大气中有热力对流发展，这一情况与冷空气不断入侵相配合，迫使暖湿气团迅速抬升到一定高度后，遇冷凝结成云致雨。

　　风的记述

　　俗话说，天有不测风云，人有旦夕祸福。古人对于风灾也是谈虎色变，特别是在江湖上行船，因为船小风大往往就发生翻船惨祸。沈括注意到这个问题，并且注意从民间收集避风术。他表述的内容是这样的：“要行船的人在五更时分起来，观察天空，如果天空中星月明亮皎洁，四周没有云气的话，就可以出航，到中午时分停船，就可以避开风暴了。因为冬天大风来临是有征兆的，可以预先作准备；而盛夏的大风往往出现在下午或傍晚时分，来时突然，也容易造成灾害。”为什么五更时分要观察天空是否有云呢？因为当高空有系统性云层出现时，说明有冷空气已经入侵到本地，当云层较薄时，在月亮周围形成一个大光环，称为月晕。谚语说：“日晕三更雨，月晕午时风”。冬季我国北方大部分地区出现月晕，往往表现为有一场大风过程。这项躲避风灾的经验，后来被概括成一副对子：“未晚先投宿，鸡鸣早看天。”

　　陆龙卷，是风灾的一种，气流快速旋转，从积雨云的底部下垂，外形像似顶天立地上大下小的“羊角”，中国百姓以为是“龙”，故称为龙卷风。沈括曾记载过一次龙卷风的情况：在熙宁九年（实则为十年，1077年），恩州武城县（今山东武城）有龙卷风从东南方来，远远看去像插在天上的一只大羊角，所经之处树木皆连根拔起，一会儿就被卷入云霄中去。随后，龙卷风逐渐向县城靠近，穿城而过，官宅民舍皆被卷入云中。县令的女儿、奴婢被龙卷风卷走又落地，死伤数人；民间死伤、失踪的更不计其数，整个县城成为废墟。

　　当然，风并不全是致灾的天气现象，熙宁十年（公元1077年）夏末，沈括到河东解州（今山西永济）去考察池盐生产情况时，注意到了秋夏之间的一场大风的作用。他写道：解州盐池的南边，秋夏间常刮大风，人们称之为“盐南风”，其风势可以摧毁房屋，拔起大树，几乎可以动地了。然而，这场风往东往南都不会过中条山，往西不过席张铺，往北不过鸣条山，其范围仅在方圆数十里之内。而解盐如果没有这种风就不会结晶。估计可能是大卤的气相感应缘故，但尚不知道什么原因。另外，他还记述过一种被称为汝南风的现象（汝南今河南汝州）。他写道：“汝南风也多大风，其风势虽不及盐南风，但比其他地方大多了，不知道是什么原因。当地谚语说：“汝州风，许州葱。”由此看来，这种风的历史由来已久。”这里沈括只记事实，而把产生大风的原因作为疑问提出来，这是一种“知之为知之，不知为不知”的科学态度。

　　……

　　雷电的袭击

　　在阴雨天气中，打雷和闪电，在那个时代一般人都非常害怕，特别是做恶多端的人以为老天爷要惩罚他，更是心虚。沈括一生行善，但两度被贬，在晚年思想微微地带点宿命论的色彩，在记述雷电袭击事件中，多少看出一点儿。

　　其一，随州（今湖北）雷击死二人一事。那是在元丰六、七年间的一个清明节，随州知州衙门的花园里，雷击死二人。他对雷击一事的记述是：我在汉东的时候，在知州衙门的后花园里，雷电击死了两个人。死者的腋下肋骨处，各有两个字，像是用墨笔写的。其笔画松散很像柏树叶的形状，不知道是什么字（这可能是雷电灼焦的伤痕）。雨过天晴衙役们发现尸体后，则要验尸，并且惊动知州。沈括的学识知州是知晓的，因为他曾在北宋朝廷中书省出任过刑房检正官，所以对法医业务比较熟悉，经他确认此二人为雷击而死。

　　其二，李舜举家遭雷击一事，那不是沈括亲眼所见，而是耳闻的。那是在元丰五年（公元1082年），由宋神宗的内侍（即宦官）李舜举所说他家发生的事。沈括写道：内侍李舜举家曾被雷暴袭击。当时只见他家堂屋的西室，有雷火从窗户中间蹿出来，猛然冲出屋檐。当时人们都以为堂屋要被烧毁，都到屋外去躲避。待到雷鸣停止后，人们惊奇地发现堂屋基本完好，只是墙壁和窗户纸都变成黑色的了。从屋里一个木格子架上零乱存放的器具中，发现几件漆器上的银质装饰，全部熔化流到地上，而漆器其他部分则完好没被烧焦。还有一把宝刀，其刀口极为坚硬，但在刀鞘中却熔成铁水，可是刀鞘却完好无损。对于上述这种现象，沈括接着说，人们一定说应该先烧毁草木，然后才熔化金属和石头，现在金属、石头都熔化了，草木却没有烧掉，这是人之常情所不能想象和推测的。沈括最后说：看来佛书上说的“龙火遇到水更加旺盛，人火遇到水却会熄灭。”这个道理可信吧？其实人们只是知道人间的事情而已；至于人间以外的事情有什么限度，凭着一点人世间的知识，去探索和掌握客观世界的“至理”，是非常困难的啊！

　　应该认为，沈括对两件雷击事件的描述是准确的。由于当时科学水平的限制，还不能解释由于雷击放电可以到达一万安培峰值的电流，在十几万分之几秒的时间内放出，可以使银、铁金属熔化的原因。从描述中我们可以看出李舜举家“雷火自窗间出”，可能是一次球状闪电。

　　……

（本文节选自《气象知识》2000年第五期）