关于对云雨形成的科学认识，我国古代很早已开始探索云雨的形成原因,并在此基础上对云、雨、雪、雾、露、霜等形成的关系也进行了探讨,形成了一些科学合理的认识,在没有现代观测工具和手段的情况下,古代人们凭借一些非常简易的观察观测而去研究认识气象,这本身就是一件了不起的科学活动。
先秦对云雨形成的探索与认识,据《左传・僖公五年》(公元前655年)记载“凡分、至、启、闭,必书云物,为备故也”,即在春分、秋分、夏至、冬至、立春、立夏、立秋、立冬之日,史官都要记载这一天观测到的云物,以便预先测知妖祥。在总结大量观察与观测的基础上,《范子计然》说“风为天气,雨为地气。风顺时而行,雨应风而下,命日天气下、地气上,阴阳交通,万物成矣”
《黄帝内经・素问・阴阳应象大论》认为:“地气上为云,天气下为雨;雨出地气,云出天气”的。其大意为地之阴气(用现代气象学解释,可称为暖气)上升形成云,上升阴气与天之阳气(上升暖气与冷气混合)结合形成雨,雨为地之阴气上升所化,云为天之阳气所作用,这里说明了行云至雨的原因,如果用现代天气学冷暖气团理解阳气与阴气(古代偏于哲学之内涵,但古代哲学与科学也没有严格界线),似乎也基本符合一定科学原理。但这一观点的进步意义,并非在于云雨形成“地气”与“天气”结合机制的科学性与否,主要在于开启了人们摆脱“帝令其雨”的迷信,而从自然大气本身来寻找降雨机制的科学思路。
从秦汉到明清,历代对气象现象发生的机理进行了不懈探索,但受政治文化和科学水平的局限,其发展缓慢,在东汉以后至清代前期,很少有理论突破。从留存历史文献分析,这一时期对气象现象理论论述比较集中,古代典籍有西汉刘安的《淮南子》、董仲舒的《春秋繁露》、东汉王充的《论衡》,清代游艺的《天经或问》等。简略归纳历史文献对气象现象比较科学或合理的解读,可概括为以下几方面。从秦汉到明清,人们对行云致雨的认识一直在不断探索,除一些神话传说、迷信和猜想外,也有一些比较接近科学或比较合理的解释,其主要观点有：
1、把云雨形成归于“气”的聚合。如东汉王充在《论衡・明雪篇》认为“云雨者,气也”。董仲舒在《雨雹对》中说“气上薄为雨,不薄为雾,风其噫也,云其气也”。降雨之“气”来源于地。古人很早就认识到地面水汽蒸发而升腾,用现代气象学解释天降雨水就是来源于陆面水面水汽蒸发。
王充在《论衡・说日篇》指出:
“雨露冻凝者,皆由地发,不从天降也”,即雨并不是天上固有的,而是由地气上蒸,遇冷“冻凝”而成的,又说“夫云出于丘山,降散则为雨矣”,“雨从地上,不从天下,见雨从上集,则谓从天下矣,其实地上也”,“夫云则雨,雨则云矣。初则为云,云繁为雨”
从而比较科学地解释了降雨的机制。董仲舒对气象的认识有许多浅陋和错误观点,但也有一些可供借鉴的方面。他在《春秋繁露・人副天数》说“地气上为云雨”在《春秋繁露・五行对》中有日“地出云为雨,起气为风,风雨者,地之所为”,他认为各种天气现象均为阴阳二气所至,他在《春秋繁露・五行相生》中说:“天地之气,合而为一,分为阴阳,判为四时,列为五行”。他认为阴阳四时、五行都是由气分化而产生,风雨、雷、电、露、霜、雪等气象变化,都是阴阳二气相互作用的结果。他在《雨雹对》中说:“天地之气,阴阳各半。和气周旋,朝夕不息”“运动抑扬,更相动薄,则薰蒿歊蒸,而风、雨、云、雾、雷、电、雪、雹生焉。”当然,现在看来这些解释并不够科学,但在2000多年前已经重视探索不同天气现象发生的机理仍显可贵。
2、造成雨滴大小和降雨、雪、雹的认识。王充在《论衡・说日篇)说“云雾,雨之微也。夏则为露,冬则为雾,温则为雨,寒则为雪。雨露冻凝者,皆由地发,不从天降也”;又说“雨之出山,或谓云载而行,云散水坠,名为雨矣。夫云则雨,雨则云矣,初出为云,云繁为雨。犹甚而泥露濡污衣服,若雨之状。非云与俱,云载行雨也”。从当时来看,王充的这些认识是很了不起,他已经认识到云雨雾露雪均为气凝结而成,而且可以相互转化。
董仲舒在《雨雹对》中谈到雨滴大小的原因认为,雨滴“二气之初蒸也,若有若无,若实若虚,若方若圆,攒聚相合,其体稍重,故雨乘虚而坠”,其意为雨滴是由小云滴受风合并变重下降而形成,他还说“风多则合速,故雨大而疏;风少则合迟,故雨细而密”,即风大使云滴合并得快,这就使下降的雨滴大而比较疏;风小使云滴合并得慢,这就使下降的雨滴细而比较密。这种从微观角度说明的雨滴形成过程,有些与现代气象科学云的形成、发展到降水的理论相符合。
他谈到雨雪雹霰的区别,在《雨雹对》中认为“其寒月则雨凝于上,体尚轻微,而因风相袭,故成雪焉。寒有高下,上暖下寒,则上合为大雨,下凝为冰,霰雪是也。雹霰之至也,阴气暴上,雨则凝结成雹焉。其寒月则雨凝于上,体尚轻微,而因风相袭,故成雪焉寒有高下,上暖下寒,则上合为大雨,下凝为冰,霰雪是也。雹霰之至也,阴气暴上,雨则凝结成雹焉。”
这些解释未必科学,但可贵之处在于从风力和气温的变化来探索雨、雪、霜形成的问题,使气象现象的神秘性被自然性所代替
《太平御览》天部录有《大戴礼》曰:“天地积阴,温则为雨,寒则为雪”。西汉刘熙在《释名》中日:“雪,绥也,水下遇寒而凝,绥绥然下也。”即认为雪乃云滴或雨滴因遇寒冻结而形成。王充在《论衡・说日篇》说“云雾,雨之微也”,“温则为雨,寒则为雪”。南北朝时期,陈叔斋《籁记》记有：“霰一名霄雪,水雪杂下也,雪自上下,为温气所博。雪,水下遇寒而凝,因风相袭而成雪也”。明代方以智的《物理小识》卷二“风雷雨旸类”论及云雨霜雪的形成,多引录前人观点。
如引董仲舒所云:
“雹,阴胁阳也。气上薄为雨,下薄为雾。风其噫也,云其气也,雷其相击之声,电其光也。二气初蒸,攒聚相合。风多合速,雨大而疏。风多合退,雨细而密。寒月则雨凝于上体,因风相袭成雪。寒有高下,阴气暴上,雨则凝结成雹焉。霰之流也。”
方以智对其说法深为叹服,称“汉初董子早精此理”。方以智则以阴阳结合三际说理论来解释风、雨、雾、霜、雪、露、霰、电、雹的成因。如“一气升降自为阴阳,气出而冷际遏之,和则成雨”,“阳亢则为风,阳欲入而周旋亦为风”,“夜半阴气清肃而上则为雾,结则为霜。雨上冷凝为霰”,“霰坠猛风,拍开成六出片,则为雪”,“夏月火气郁蒸冲湿气而锐起,升高至冷际之深处,骤冱为雹”等。
方以智发展了王充“云雾,雨之征也。夏则为露,冬则为霜,温则为雨,寒则为雪”,但也未能具体揭示云雾降水的形成机理,与现代云降水微物理学的理论相距甚远,但从接近自然科学的角度描述了云雾降水的物理过程向科学认识云雨雾雪等气象现象迈进了一大步！
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