雨、露、霜、雪、雹、霰等天气现象，都是一种物理现象，主要是物态变化方面的现象。这些现象跟人们的生活和生产关系如此密切，必然使人类在很早的时候，就要注意它、研究它。

远在殷代就开始有天气方面的记录。那时人们把需要记载的大事，用当时的文字刻在牛的骨头或乌龟的甲壳上，现在叫做甲骨文。那里面就曾记载有关阴睛雨雾的情况，以及人们求雨的事。

雨是经常发生的天气现象，所以也必然引起人们特别注意。古人在长期观察中，对它的规律作了探索。他们通过对天象的观察，对生物物候的观察以及对无生物物理现象的观察，总结出不少有关晴雨的经验。

一、古人对晴雨规律的观察

唐代黄子发专门写了一本《相雨书》，记载劳动人民预知晴雨的可贵知识。此外，民间流传下来的许多有关预知晴雨的谚语和土法，其中有不少就是根据物理道理而总结出来的科学经验的结晶。

唐代有“壁上自然生水者，天将大雨”，“石上津润出液，将雨数日”等等，这是符合物理原理的。下雨之先，空气中水汽含量必然很大，因此容易在壁上、石上等处凝结成水滴，以致“生水”“出液”。这一类谚语，全国各地都在流传。据搜集，光是上海一地，像“缸穿裙，雨倾盆”、“食盐化水，天将大水”之类的谚语，就有十多条。

明代科学家徐光启(公元1562-1633)的《农政全书》里引到一条农谚说：“檐头插柳青，农人休望晴；檐头插柳焦，农人好作娇。”这里的“作娇”是指酿酒。当折下来插在檐头的柳枝，如保常青，那是因为空气潮湿，柳叶中的水分不易蒸发，所以天气不得放晴；如柳叶枯黄，那是空气于燥，柳叶水分蒸发得快，天气必将放晴，气温回升，正好酿酒了。这些农谚里都包含着一定的物理学道理。

元代以来，民间还有种“称水”的方法，可以用来预知晴雨。那种方法大约是每天晚上盛满一瓶水，次日早晨称一下，如分量比较重，说明蒸发慢，那必是空气潮湿，则容易下雨；如分量比较轻，说明蒸发快，空气干燥，则不容易下雨。这种方法流传相当广，明代科学家李时珍的《本草纲目》中也有记载。

影响晴雨的最重要因素是大气的湿度，这一点西汉时期的《淮南子》中明确指出过，说“湿易雨”。所以古人很注意寻求受大气湿度影响的物理现象，而且取得了惊人的成功。

二、战国古琴，湿度计的雏形

在汉代，人们知道，大气湿度的变化，会引起各个物体体积和形状的变化；不同物质组成的物体变化程度又有所不同。当时，人们以为铜是“至精之物”，只有它才不会随湿度和温度而变化。所以凡是精密的量器都用铜做，而不用铁，为的是不会变化。

最值得介绍的是，在战国时代，人们就知道“风雨之变可以音律知之”。后来的《淮南子》中也这么说，但这究竟是怎么一会事呢？

东汉科学家王充(27ー约97)在其所著的《论衡》中指出：“琴弦缓”是天雨的兆征。这是一条很正确的经验，因为将要下雨时，大气湿度增大，拉紧的琴弦吸了水分，就会变长而呈松弛，因而其音调也就变低了。琴弦的长度随大气湿度的变化是很微小的，不易觉察，但因此而引起音调的变化却是十分明显的。所以通过音调的变化去预报天气的晴雨是相当灵敏的，也是十分巧妙的。这里已孕育着悬弦式湿度计的原理。

什么叫悬弦式湿度计呢？就是根据某种“悬弦”的长度，随湿度而变化的原理而制成的湿度计。照这样说，战国时代的那张古琴，就起这种湿度计的作用了。

三、人类最早的湿度计

在欧洲，十六世纪中叶才有人用鸟兽的肠子制成的弦线，或用野雀麦芒的长度变化来测知大气的湿度。这种湿度计大约于公元1670年左右传入我国，在《灵台仪象志》一书中有详细的介绍。书中说它的原理是，物体吸入“燥气”会收缩，吸入“湿气”会膨胀。万物中以鸟兽的筋皮对燥湿气的效应最为明显，所以用筋弦来制作仪器，如鹿肠线湿度计。

明末清初，我国青年科学家黄履庄还发明了一种“验燥湿器”。据记载，“内有针，能左右旋，燥则左旋，湿则右旋，毫发不爽，并可预证阴晴。”可见那仪器是十分灵敏的，其构造大概同《灵台仪象志》里所介绍的相同或相似。这类湿度计至今还广泛使用着。

此外，我国古代还发明过另一种湿度计，那就是天平式湿度计。它的构造很简单：只要用一根均匀的木杆，在中点悬挂起来，好象一架天平秤，两端分别挂上吸湿能力不同的东西，例如一端石子，另一端为成海带；或者一端用淡水浸过又经晒干的棉花球，另一端为盐水浸过又经晒干的棉花球，等等。再使两端等重，天平平衡。当大气里湿度大了，吸湿能力强的一端，因吸入较多的水分而变重了，天平就倾斜，这就预示着天气将要下雨了。

这种湿度计因为具有简便易制作的优点，而且也还灵敏，今天一些农村中还在大量使用着。哪里知道它在我国已有了二千年左右的历史了，而且是人类最早的湿度计！

四、天平式湿度计的构造

西汉《淮南子》里说道：“湿之至也，莫见其形而炭已重矣。”当时已经知道，炭的重量会随着湿度的增大而增大。书中另一篇说：“悬羽与炭而知燥湿之气”。这就是天平式湿度计了。两端挂的东西是羽毛和木炭。

三国人孟康曾详细记载过它的结构，他说：“把铁和炭分别挂在天平的两端，让天平平衡，冬天时，空气比较干燥，炭端上，铁端低下。夏天时，空气比较潮湿，炭端低下，铁端上翘。”这已把它的构造和用法都说清楚了。历代古书上记载这种湿度计的不少，两端挂的东西各不相同，有用铁和炭的，也有用羽和炭的，还有用土和炭的等等。

可见广大劳动人民都在探索改进，因而成为他们向大自然作斗争的有力武器。欧洲是在15世纪才有人在天平的一端挂上大量羊毛，另一端挂上石头来测量空气于湿的，比较起来，较我国的发明晚了一千六百多年。

由以上介绍可以看到，我国古代有十分丰富的物质理论。对于物态变化的研究，主要是通过雨、雪、露、霜等的成因而进行的。为了农业生产和生活上的需要，我国古代科学家研制成功世界上第一台天平式湿度计。