18世紀,許多人都在考慮這個問題,也在設法解決它,英國科學家卡文迪許便是其中的一個,他是18世紀英國受人尊敬的一名科學家。18世紀50年代前後,卡文迪許發明了早期類型的最高溫度計和最低溫度計,它們是兩個互相獨立的儀器。

最高溫度計的外表與普通溫度計相差不大,關鍵在於它的上端:水銀柱上部有一部分酒精柱,上端開口處還有一個小小的玻璃容器。當溫度逐漸上升,達到最高時,水銀柱頂著酒精柱達到最高處,多餘的酒精便溢出到玻璃容器中。隨著溫度的下降,酒精柱上方出現了一段空間,這段空間便能表示它曾達到的最高溫度。

最低溫度計就像一根倒置的虹吸管,長肢封閉,短肢通過一個玻璃球與一個大圓筒連通。玻璃球和大圓筒原先都裝有酒精,水銀則從短肢頂端延伸到長肢向上的某一點來表示環境溫度。當溫度下降時,圓筒內的酒精收縮,水銀從短肢跑進玻璃球內就跑不出來了。如果後來溫度上升了,則短肢上部充入一段酒精柱,其長度同溫度上升成正比。短肢上水銀高度將表明這溫度計比它這時的溫度低了多少,如果從現在的高度減去這個差值,就可以知道它所達到的最低溫度是多少了。

卡文迪許發明的這種儀器直到18世紀末才被人們廢棄,代之以帶有小的活動指標的溫度計。這個指標由溫度計液體表麵的升降來加以操縱,至今我們還可以看到它們的應用,這便是由一個名叫西克斯的人所改進的組合式最高最低溫度計。對自己的這一發明,西克斯曾自豪地說:“我通常在晚上去察看我的溫度計,從左邊的指標看看昨天夜裏的溫度,從右邊的指標看看今天白天的溫度。我將這些記錄下來,然後把一塊小磁鐵作用於管子被指標貼住的部分,使指標向下移動到水銀表麵。這樣,無需加熱、冷卻、分離或擾動水銀,也無需移動儀表,便可以使這儀表一動也不動就已經調整好了,準備作另一次記錄。”

發明了能測最高、最低溫度的溫度計對我們來說,真是太有用了,我們今天的天氣預報不就是預報每天的最高、最低溫度嗎?

到了19世紀末20世紀初,科學技術的發展要求更精確的溫度計,同時,科學技術的發展也為更精確溫度計的誕生創造了條件。在這一時期,誕生了溫差電偶溫度計、電阻溫度計、輻射熱計、光測高溫計以及氫溫度計等。

1874年,德國科學家西門子首次製成了電阻溫度計,它是利用金屬或半導體的電阻隨著溫度改變的性質而製成的一種溫度計,由於這種溫度計比較精確,往往被用作溫度測量的標準。

1902年,由費裏發明的輻射熱計是一個帶有手柄的圓柱型儀表,它可以測定來自一個方向的熱輻射強度。儀器的背麵有著棋盤形黑、白相間鋁箔製成的輻射熱接受體,正麵則是一個電流表。如果我們要進行測量,隻要將接受體對著輻射源直接讀數就可以了。

光測高溫計又稱為光學高溫計,它是利用熾熱物體發出的光測量其溫度的一種高溫測量儀器。1878年由克羅伐研製的這種儀器其實是一個內部裝有特製電燈泡的簡單望遠鏡,使用的時候,將它直對著待測物體,使待測物體的發光麵在燈泡的燈絲處形成一個明亮的像,然後再調節燈絲的電流,使其亮度與像的亮度相同,這時,由電流的大小就可讀出熾熱物體的溫度。它可以測量800℃至3200℃之間的溫度。

氫溫度計是一種氣體溫度計,1901年由霍爾本研製成功。氫溫度計是利用氫氣的壓強或體積隨溫度而變化的性質製成的溫度計。

今天的溫度計已成了一個大家族,尤其是進入電子時代以後,小巧靈便的液晶顯示溫度計更是受人歡迎。

氣象儀器的發明

我們每天都能從電台、電視台知道當天的天氣情況和以後幾天的天氣預報,包括溫度、風向、風力和雨量,有的還會告訴我們大氣中的濕度。

當然,這些“情報”全都來自氣象台。

可是,你知道氣象台是如何知道這些“情報”的嗎?當然得靠儀器:用溫度計測溫度,用風速計測風速,用雨量筒測量雨量,用濕度計測濕度等。

關於溫度計的發明故事,我們已經作了介紹。這裏,我們將談談其他幾種氣象儀器的發明故事。

地球上自從有了大氣層,也就有了風,風伴隨著人類在地球上經曆了漫長的歲月——有時候微風輕拂,有時候暖風撲麵,而有時候卻狂風怒吼。

從感覺上,人們很容易知道風的大小和方向,但是,這是很粗糙的。能不能有一種測量風的儀器呢?

我國東漢時代科學家張衡,不僅設計製造了渾天儀和地動儀,而且他還是世界上第一個風信器的發明者呢!

所謂“風信器”就是用來指示風向的儀器,我們可以在一些較高的建築物尖頂上看到它們在隨風擺動。