第4章 李淳风观风
在气象台站发布的天气预报中，我们常会听到这样的说法：“风向北转南，风力2—3级。”这里的“级”是表示风速大小的。风速就是风的前进速度。相邻两地间的气压差越大，空气流动越快，风速越大，风的力量自然也就大，所以通常都是以风力来表示风的大小。风速的单位用米/秒或千米/小时来表示。而气象台发布天气预报时，大都用的是风力等级。世界上最早给风力定级的人，是我国唐朝初年的科学家李淳风。
李淳风是岐州雍县（今陕西凤翔县）人，生于公元602年。李淳风自幼博览群书，知识渊博，特别爱好天文学和历法的研究。唐初行用的历法是《戊寅元历》，这部历法存在一定的缺陷，李淳风对之做了详细研究，提出了修改意见，唐太宗派人考察，采纳了他的部分建议。在古代，历法编撰是专门之学，一般学者很难问津，而李淳风对《戊寅元历》提出修订意见时才20多岁，这自然会引起人们注意。他也因此得到褒奖，被授予将仕郎，进入太史局任职，从此开始了他的“官方天文学家”的生涯。
进入太史局之后，李淳风首先提议对传统浑仪加以改进。在古代中国，浑仪是人们进行天文观测时必不可少的仪器，它的精确与否，直接影响到历法的制订。当时皇家天文机构使用的是北魏铸造的铁制浑仪，该浑仪使用时间已久，而且没有黄道环，结构相对简单，刻度也比较粗糙，不能适应天文观测的需要，必须对之加以改造。就在这种背景下，李淳风提出了改进的建议。李淳风的建议引起了朝廷的重视，在唐太宗的首肯之下，他经过精心设计，于公元633年制成了一台新的浑仪，名为“浑天黄道仪”。在这台浑仪上，他创造性地将赤道环和黄道环结合在一起，解决了如何使黄道环与天空黄道相对应的难题。在浑仪上安装黄道环的做法由来已久，东汉时即已发明了太史黄道铜仪，但由于黄道只是太阳周年视运动的平均轨道，在天空并无明显可见的轨迹，人们一直没有找到使仪器上的黄道环与天空中的黄道相对应的方法。而在李淳风的浑天黄道仪上，黄道环、赤道环是按其相应方位固定在一起的，赤道环上刻有二十八宿距度，这样，只要赤道环与天空二十八宿位置对准，黄道环与天空黄道也就自然对准了。此后一直到明清时期，浑仪虽然几经改进，但基本结构一直遵循着李淳风的设计原理。
有一年，李淳风按自己的历法计算出某月初一将出现日食，于是把自己算出的日食发生、结束的精确时刻上报到朝廷。到了当天，太宗李世民率领众官赶到殿前，让文武百官准备好救护仪式。可是快到李淳风说的时间了，天上圆圆的太阳还是毫无动静，李世民不高兴地说：“李淳风，如果日食不出现，你可是欺君之罪！”欺君之罪是要被杀头的，李淳风却毫不惧怕地说：“圣上，如果没有日食，我甘愿受死。”李世民又等了一会儿，等不及了，对李淳风说：“我看你赶紧回家一趟，与老婆孩子告别吧！别让我们白等了！”李淳风在地上插一根木棍，影子投射到墙上，他在墙上的影子边画了一条标记，说：“圣上请看，等到日光再走半指，照到这里时，日食就出现了。”果然，过一小会儿，天上的太阳开始被一个黑影侵入，跟他说的时间丝毫不差，于是百官下拜祈祷，锣声、鼓声响成一片。这时，李淳风擦擦头上的冷汗，对李世民说：“臣的新历法，对以前的日食，百试百灵，今天又验证了刚刚发生的日食，可见是精密无比的，愿圣上尽快下诏颁用新历，方能顺天知命、利国安邦。”李世民从此对李淳风的历法大为赞赏。到麟德二年（公元665年），朝廷决定改用李淳风的历法，并将其命名为《麟德历》。
李淳风生活的时代，农业生产受到天气制约的程度很大。为了掌握主动权，人们就必须了解天气的变化。当时对风的观测已比以前详细多了，风向由4个方位发展到了8个方位，因之有八风之名，即：不周风（西北）、广莫风（北）、条风（东北）、明庶风（东）、清明风（东南）、景风（南）、凉风（西南）、阊阖风（西）。由于李淳风有着深厚的天文学基础和在工作上的便利条件，也有很多观察和研究气象的机会。他用自己设计的“三脚鸡风动标”观风、测风，在观测研究和总结前人经验的基础上，写成了世界上现存最早的气象学专著《乙巳占》。在这本书中，李淳风进一步把风向确定为24个。他还根据树木受风影响而带来的变化和损坏程度，创制了八级风力标准，即：一级：动叶（摇动树叶）；二级：鸣条（风吹树枝条发出声音）；三级：摇树（树身摇动）；四级：坠叶（树叶纷纷下）；五级：折小枝（小树枝被风折断）；六级：折大枝（大树枝被风吹断）；七级：折木，飞沙石（小树纷纷被风吹断，遍地飞沙走石）；八级：拔大树及根（大树被连根拔起）。这种对风级的划分法400年后才传入欧洲，推动了欧洲各国对风的研究。
1805年，英国人蒲福在李淳风《乙巳占》的基础上，仔细观察了陆地和海洋上各种物体在大小不同的风里的情况，积累了50年的经验，把风划成了13个等级，最小为0级，最大为12级。后来，又经过研究补充，才把原来的说明解释得更清楚了，并且增添了每级风的速度。20世纪50年代后，人们从仪器中测出自然界的风实际上大大越过了12级，于是就把风级扩展到现在的18个等级。如今的天气预报，就是按照这个标准向人们报告风力的。
蒲福创立的风级，具有科学、精确、通俗、适用等特点，已为各国气象界及整个科学界认可并采用。但作为第一个给风力定级的人，李淳风不愧是承前启后的知名科学家。
知识链接
为了便于记忆，有人把风力等级的内容编成了歌谣：零级无风炊烟上；一级软风烟稍斜；二级轻风树叶响；三级微风树枝晃；四级和风灰尘起；五级清风水起波；六级强风大树摇；七级疾风步难行；八级大风树枝折；九级烈风烟囱毁；十级狂风树根拔；十一级暴风陆罕见；十二级飓风浪滔天。