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        古時如何測量溫度

        2019-12-17 08:12:03胡立成
        初中生世界·八年級 2019年11期
        關(guān)鍵詞:古時候生物體火候

        胡立成

        “不能只講風(fēng)度忘記溫度,要穿厚實一些。”句中的溫度是作為表示物體冷熱程度的物理量。從微觀上講,它是物體分子熱運動的劇烈程度。那么,古時如何測量溫度呢?

        早在公元前2世紀,中國古人就開始以最簡單易得的水作為介質(zhì)制成溫度計,并稱其為“冰瓶”。它是通過水的結(jié)冰和融化來判斷氣溫的。到了商周時,古人又開始觀察“火候”,借燃燒時火焰的變化推測溫度的高低,并把目測火候的方法運用于青銅器的冶煉。先秦時成書的《考工記·栗氏》,就記載了觀察火候的方法和過程,不同火焰和煙色的變化代表不同的溫度。如青銅冶煉時出現(xiàn)白色煙霧,表明溫度大約為907℃,鋅開始揮發(fā);當爐火純青的時候,表明溫度已達到1200℃,鋅完全揮發(fā);全是銅的青焰時,表明此時可以澆鑄了。經(jīng)過現(xiàn)代科學(xué)驗證,目測火候法相當準確,而且在現(xiàn)代冶煉、制瓷等多種行業(yè)中仍在運用。

        隨著西方科技的強盛發(fā)展,以及對地質(zhì)的深入研究,測量古時候的溫度成為可能??茖W(xué)家告訴我們,如能找到地質(zhì)歷史時期溫度變化留下的痕跡,就能知道當時的溫度。于是,人們從地球化學(xué)的氧同位素著手,終于找到了另一種測量古時候溫度的可靠方法。氧元素是個大家族,包括氧16、氧17、氧18。其中,氧18的核反應(yīng)能力大大超過了氧16和氧17,可它的數(shù)量特別稀少。據(jù)統(tǒng)計,在自然界中,每形成500個氧16,才會產(chǎn)生一個氧18。氧同位素的比值,會隨著溫度的變化而變化。當生物體活著的時候,它們體內(nèi)氧同位素的比值,同所生存的環(huán)境溫度有一定的關(guān)系。當這些生物體死去,它們體內(nèi)的這種同位素比值就不再變化了。億萬年后,這些生物體的遺骸成了化石,人們只要用化學(xué)方法從化石中提取氧,再測出氧16和氧18的比值,就能知道當時這些生物生活環(huán)境的溫度了。你看,氧同位素的比值真可稱得上是一支靈敏的溫度計。

        另外,在觀察海洋巖芯時,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),有一種對冷暖變化特別敏感的圓輻蟲,計算它的數(shù)量與有孔蟲總數(shù)的比率,就可以推算出當時的海洋溫度。

        探測古時候的溫度所得到的古氣候和古環(huán)境資料,可以為未來氣候和環(huán)境變化提供預(yù)測依據(jù),也可以為解釋當今氣候環(huán)境變化的原因提供有效的科學(xué)思路。

        (選自2018年第13期《讀者·校園版》,本刊有刪改)

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