達爾文身旁的男人,發明了天氣預報
來源:科普中國
發布時間:2023-12-01
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2023年度“科普中國青年之星創作大賽”獲獎作品

作者:劉珊珊 周雪城


多年以後,《物種起源》發表的時候,達爾文會(hui) 回想起跟隨小獵犬號環遊世界的那些日子。其間,南美生物的分布情況以及現代生物與(yu) 古生物間的地質關(guan) 係,令他印象至深,並啟迪了他對物種起源的認識。而今天故事的主角,就是小獵犬號軍(jun) 艦艦長——羅伯特·菲茨羅伊。這個(ge) 名字在曆史中或許並不如達爾文那樣家喻戶曉,然而,他的一生卻與(yu) 科學、航海和天氣預報密不可分。這位英國貴族出身的紳士,沒有用他的金湯匙攫取權力和金錢,而是以卓越的科學貢獻,成為(wei) 了不可磨滅的曆史人物。


菲茨羅伊畫像 圖源:wikipedia


1805年,菲茨羅伊出生於(yu) 英國阿姆普頓·霍爾的一個(ge) 上層家庭。“快活王”查理二世是他的先人,前英國首相格拉夫頓公爵是他的祖父,而當時的陸軍(jun) 司令是他的舅舅。這樣顯赫的家庭背景下,菲茨羅伊人生軌跡應該是在貴族學校接受良好的教育,然後升入劍橋或者牛津大學,之後投身政治,平步青雲(yun) 。但他“不愛江山愛航海”,對家族的期望毫無興(xing) 趣,反而對波瀾壯闊的大海充滿期待。


1817年,12歲的他毅然進入英國皇家海軍(jun) 學院,開始為(wei) 成為(wei) 一名船長做準備。極具天賦的他僅(jin) 用了20個(ge) 月就完成了數學、古典文學、牛頓力學、航海學、外語、繪畫、劍術、舞蹈等多門課程。隨後他加入皇家海軍(jun) ,作為(wei) 學徒跟隨艦艇四處巡遊,並在幾年後以前所未有的雙滿分成績畢業(ye) 。


畢業(ye) 後,聰慧又勤勉的他很快就迎來了大海的召喚。1828年,小獵犬號船長斯托克斯因工作壓力自殺,菲茨羅伊接任臨(lin) 時船長,他帶著自豪和憧憬出發,全然不知命運會(hui) 以什麽(me) 樣的形式延伸。這一年,他隻有23歲。


他的任務是對巴塔哥尼亞(ya) 、火地島和麥哲倫(lun) 海峽的海岸進行考察和測定。長時間的航行伴隨的是無盡的孤寂和無聊,為(wei) 了防止重蹈前船長的覆轍,他委托科學家蒲福為(wei) 他尋找一位私人同行者。沒想到這個(ge) 職位幾經輾轉,到了年輕的達爾文麵前。此時的達爾文隻有22歲,剛剛大學畢業(ye) 他每天“玩蟲、騎馬、打獵、吃宵夜”,遠沒表現出開宗立派的睿智和堅毅,但其充沛的熱情和對植物的了解還是使他獲得了這個(ge) 職位。上船後,二人相處得頗為(wei) 融洽,工作上相輔相成,共同勘測航道,一起采集標本,忙得不亦樂(le) 乎。


雖然在這樣的相伴下,旅途不再孤單,但這趟航行依然說不上輕鬆。冰山、敗血症、刺骨的寒冷、還有讓人望而生畏的野人,都讓一行人吃盡了苦頭。不過,最危險的還是海上的風雲(yun) 突變,前一秒還天朗氣清,下一秒就黑雲(yun) 壓城。帕姆佩羅的冷風,聖艾爾摩之火,威利瓦颮,海峽狂風,個(ge) 個(ge) 致命。比如1929年,船隻遭遇凜冽的帕姆佩羅冷風,兩(liang) 名水手當場殞命。雖然菲茨羅伊已經在船上裝備了當時最先進的氣象儀(yi) 器,什麽(me) 氣壓計,溫度計,風速計,但依然無法保證每次都能走為(wei) 上計。不過通過不斷地和惡劣天氣鬥智鬥勇,他對氣象的研究越來越深入,之後他總結經驗,發表了《氣壓計和天氣手冊(ce) 》,為(wei) 他的氣象事業(ye) 奠定了基礎。


《氣壓計和天氣手冊(ce) 》封麵 圖源:Google Books


1836年,小獵犬號完成任務,光榮返航。菲茨羅伊向英國海軍(jun) 部上交了82張圖標和8張海岸線圖,這些精細準確的圖譜畫得極為(wei) 出色,直到二戰時期才被逐漸替代。憑借這次航行,菲茨羅伊名聲大噪,不但獲得了地理學會(hui) 的最高榮譽,還被任命為(wei) 新西蘭(lan) 總督。不過這可算不上是個(ge) 好差事。那時的新西蘭(lan) 還不是風吹草低見牛羊的富庶之地。菲茨羅伊作為(wei) 第二任總督,頗有篳路藍縷,以啟山林的艱辛。而且當地的移民和土著已經到了水火不容的地步。移民擁有有組織的領導、有影響力的報紙、還有英國老家背後的支持。而土著卻勢單力薄,局麵明顯被動。然而,菲茨羅伊沒有屈從(cong) 於(yu) 移民的強勢,他大力推動人人平等的理念,主張不管是移民還是土著均擁有同等的土地權利,政府不與(yu) 撥款,他甚至會(hui) 自掏腰包推行政策。


可想而知,在那個(ge) 圈地跑馬的殖民擴張時代,這樣的平權政策勢必無法獲得英國政府的支持,沒過多久,他就被當局召回。這趟旅程沒有給菲茨羅伊帶來政績,他反而因為(wei) 自掏太多腰包而一貧如洗。這時,英國氣象部門成立,好友達爾文知道他在航行期間積累的氣象星空体育官网入口网站,力邀他出任部門主管。這次邀請,真正開啟了菲茨羅伊的氣象生涯,也叩響了天氣預報業(ye) 務的大門。


剛剛成立的氣象部門人手短缺,菲茨羅伊手下隻有三個(ge) 人。然而部門不大,責任卻不小!他們(men) 要匯總航船記錄的海量氣象數據,統計航線上每個(ge) 月的典型風向、氣溫等氣象要素,找到合適的航線。但菲茨羅伊發現,隻做這些依然遠遠不夠。


1859年8月26日,載著500名淘金客的“皇家憲章號”從(cong) 澳大利亞(ya) 墨爾本出發,駛向英國利物浦,和他們(men) 在同一條船上的,還有至少價(jia) 值7.7億(yi) 英鎊的黃金。這些冒險家收獲了巨額財富,滿心期待地踏上了歸家的旅途。船上一位水手上船前給母親(qin) 寄了一封信,信上寫(xie) 道:母親(qin) 啊,請為(wei) 我祈禱順風吧,而我將為(wei) 風聲鳴笛。然而,他期待的順風在行程接近終點時戛然而止。10月25日,旅程倒數第二天,海上氣壓驟降,空氣變冷,海霧彌漫。缺少氣象星空体育官网入口网站的泰勒船長下令繼續前進,卻正好駛入風暴中心。其實,隻要船長看到氣壓計顯示的低壓,又讀過菲茨羅伊撰寫(xie) 的《氣壓計和天氣手冊(ce) 》,就會(hui) 知道這種情況下,向左航行就可以遠離風暴中心。


但是,現實沒有如果。風暴持續了三天,包括皇家憲章號在內(nei) 的133艘船舶沉沒,800人喪(sang) 生,因皇家憲章號損失最為(wei) 慘重,這場風被稱為(wei) 皇家憲章風。


這場災難震驚了包括菲茨羅伊在內(nei) 的英國大眾(zhong) ,他們(men) 知道,必須做點什麽(me) 了。


其實菲茨羅伊早就提議:“每艘航船都應進行氣象觀測和預警。”但是許多船長根本不知道該如何安裝儀(yi) 器和采集數據,更不要說如何分析氣象數據。菲茨羅伊冥思苦想後,想到了一個(ge) 新辦法。那就是與(yu) 其期待每個(ge) 船長精通氣象學,還不如讓懂氣象的人時刻關(guan) 注天氣,然後把天氣信息廣而告之。沿著這個(ge) 思路走下去,他決(jue) 定做一件以前從(cong) 未有人做過的事,他要發布風暴預警和天氣預報。


預測天氣,聽起來是天方夜譚。從(cong) 前,人們(men) 隻能通過巫師的水晶球透出的模糊景象和巫師語焉不詳的解讀窺探天機,猜測下一場風雨將在何時發生。而此時,菲茨羅伊希望可以憑借多年航海經驗和擔任氣象廳主管時發現的氣象規律,真正科學地預測天氣。1861年2月6日,他發布了第一份歐洲海岸線風暴預警,並通過電報傳(chuan) 輸。這次預警非常及時,使許多船隻躲過風暴的摧殘。1861年8月1日,《泰晤士報》左下角一塊不起眼的地方開辟了一個(ge) 小專(zhuan) 欄,標題是明後兩(liang) 天的天氣概況。內(nei) 容為(wei) :

北部地區:輕微的偏西風,晴。

西部地區:輕微的偏南風,晴。

南部地區:較強的偏西風,晴。


第一份天氣預報原稿 圖源:metoffice.gov.uk


這是人類曆史上第一份官方天氣預報。他為(wei) 普羅大眾(zhong) 打開了氣象學的大門。從(cong) 計劃去倫(lun) 敦出差的商人,到準備去海邊度假的家庭,越來越多的人從(cong) 此開始關(guan) 注天氣,認識天氣。天氣預報也成為(wei) 了維多利亞(ya) 時代的奇談。甚至在一個(ge) 周日的早晨,女王的使者竟敲響了菲茨羅伊的房門,向他詢問第二天的天氣,以幫助女王決(jue) 定第二天是否前往懷特島。


如果說小獵犬號的航行,讓菲茨羅伊體(ti) 會(hui) 到了少年得誌的意氣風發;敗走新西蘭(lan) ,讓他品味到了命運的陰晴不定。那天氣預報的成功發布,可以說是他洗盡鉛華後,人生的另一個(ge) 高光時刻。


然而,光鮮的背後麻煩也接踵而至。


首先是天氣預報。即使是當代,天氣預報都常因預報失誤而被公眾(zhong) 吐槽,一百多年前的情況更是可想而知。一方麵,公眾(zhong) 不斷抱怨菲茨羅伊的天氣預報不夠精準,準備開展天氣預報的公司也順勢推波助瀾,散布他的謠言;另一方麵,當時的氣象理論百花齊放,沒有統一的理論,菲茨羅伊預報天氣采用的理論並沒有得到科學界的普遍認可。麵對這些,他隻能焚膏繼晷,更加努力地工作,期間還擠出時間撰寫(xie) 了備受好評的《天氣學手冊(ce) 》。


《天氣學手冊(ce) 》封麵 圖源:Google Books


然而,這些努力並沒有換來好的結果,政府削減了氣象部門的資金預算,刊載天氣預報的《泰晤士報》,也開始有文章對他的預報冷嘲熱諷,讓他感覺壓力巨大。同時,長年累月的工作擊垮了他的身體(ti) ,曾在火地島群山穿行的他,在朋友眼中已經“精疲力盡,瘦弱不堪”,他不得不暫停工作,到郊區休假。他的經濟狀況也很糟糕,雖然他所在的部門每年得到大量撥款,但是都被他用來建立氣象站,完善天氣預報。雙向情感障礙也在時刻折磨著他,晚年時,他時常在崩潰的邊緣徘徊。這還沒完,皇家憲章號遇險的那年,他的老友,小獵犬號上的戰友達爾文,發表了《物種起源》,直接否定了《聖經》中的神創論。這無疑深深打擊了虔誠的基督徒菲茨羅伊。在赫胥黎與(yu) 威爾伯主教在牛津進行有關(guan) 進化論的大論戰時,沒多少人知道,菲茨羅伊也在場。他高舉(ju) 《聖經》,聲稱“《聖經》就是不容懷疑的真理”,人們(men) 卻隻把他當做一個(ge) 瘋子。


終於(yu) ,在1865年春天,和煦的春風還未吹進英倫(lun) 三島,身心俱疲的菲茨羅伊用剃刀割斷了自己的喉嚨,永遠的離開了。我們(men) 無從(cong) 得知壓死駱駝的最後一根稻草是什麽(me) ,隻知道他離開前一天還發布了最後一份天氣預報:


4月29日,倫(lun) 敦,雷暴雨。

他去世後,政府中止了風暴預警和天氣預報,隨即收到漁民和市民的大量投訴。後來的統計也表明,菲茨羅伊發布的預警中,有75%都得到了證實。但是這些,他都看不到了。


他的一生並不幸運。作為(wei) 一名基督教徒,他的環球遠航最終破壞了聖經的權威;作為(wei) 一名紳士,他在新西蘭(lan) 推行人人平等的原則,卻被當局罷免;作為(wei) 氣象部門的負責人,他耗費巨大精力發布風暴預警和天氣預報,明明很有用卻因為(wei) 太過超前而不被理解。


但人們(men) 不會(hui) 忘記他的貢獻。雖然在那個(ge) 時代,他的預報理論性不足,但他的思想啟迪了無數氣象人。後來者跟隨他的腳步,不斷完善氣象理論,並最終在計算機的幫助下,得到了我們(men) 現在看到的天氣預報。1878年國際氣象組織成立,當即確認菲茨羅伊為(wei) 天氣預報的創始人和氣象學的泰鬥。2002年,為(wei) 了表達對他的敬意和懷念,BBC的海上天氣預報電台將非尼斯泰爾區域改名為(wei) 菲茨羅伊區域。


BBC海上天氣預報區域圖左下角的FitzRoy區域即為(wei) 紀念菲茨羅伊而改名的區域 圖源:bbc.com

羅伯特·菲茨羅伊,天氣預報事業(ye) 的先行者,最終獲得了人們(men) 的尊敬和景仰。


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