中國氣象報記者劉釗
「天氣瓶」曾在氣象科學不發達的過去發揮過一定作用，尤其在航海領域，在一定程度上保護航海家們躲避惡劣天氣。但為其確定配方的菲茨羅伊船長仍舊認為，氣壓表和溫度計在長期實踐中被證明是更為有效的工具。
天氣變化、玻璃瓶、透明溶液、結晶體，這些看似互不相關的事物組成了時下網上流行的小禮物——「天氣瓶」。但你是否知道，在「天氣瓶」誕生之初，一位氣象學家船長為其確定配方，並用來觀測天氣的故事呢？
「在水滴形的玻璃容器裡，晶瑩剔透的結晶體隨天氣變化翩翩起舞。當瓶中液體渾濁朦朧，天空將變得多雲陰鬱；液體清澈乾淨，則天空將萬裡無雲……」這是網上商家對「天氣瓶」的描述，它不僅能夠充當裝飾品，還有著「預測天氣」的功效。那麼，這個小東西真的有那麼神奇嗎？
讓我們來看看「天氣瓶」溶液的基本配方，它包括蒸餾水、乙醇、樟腦、硝酸鉀與氯化銨。隨著環境的變化，溶液確實會產生結晶，且結晶形態不斷變化，變幻莫測而富有美感。這些變化正是由天氣瓶中溶液的成分所決定的。
日本科學家長島和茂帶領的研究團隊曾專門進行實驗，對天氣瓶的結晶條件和結晶成分進行了驗證。X射線衍射結果顯示，天氣瓶中美麗的結晶就是樟腦晶體，氯化銨與硝酸鉀在這個體系中並不會發生結晶，但它們的存在可以提供晶核。實驗還發現，環境電場、磁場、溼度、氣壓這些因素對瓶中晶體的生長都沒有影響，真正造成影響的主要因素只有環境溫度以及溫度變化速率。在這個體系中，當溫度下降到30℃以下時，樟腦就有可能結晶了。而降溫速率可以極大地影響結晶形狀。結晶在降溫快的時候會變成雪花狀，而降溫慢時則傾向於針狀。
從這一研究中可以看出，「天氣瓶」中晶體的變化只能反映氣溫的變化，氣壓、溼度等關鍵要素都無法得出，更不能量化。其預測天氣的功能實在無法期待。
在19世紀中葉，氣象學主要應用於航海業或漁業，美國和歐洲的一些國家建立了氣象部門。氣象學在避免風暴帶來的經濟損失和人員傷亡時得到了認可。而「天氣瓶」誕生之初，其名稱就叫「風暴瓶」（Storm Glass）。
「神奇的『天氣瓶』曾在達爾文與『小獵犬號』那次著名的航行中被使用。」在商家這句宣傳語中，我們可以覓得「天氣瓶」在歷史上留下的蛛絲馬跡。
相信很多人都聽過達爾文航行的故事：這位偉大的博物學家、生物學家搭乘「小獵犬號」進行了長達5年的科考之旅。而這次旅程正是促成他提出自然演化理論的契機。不過，人們可能並不知道這艘聲名遠播的英國海軍艦艇和氣象學的密切聯繫。事實上，這艘船的船長就是一位氣象學家，名叫羅伯特·菲茨羅伊。「天氣瓶」正是由他確定了配方，並在此次航行中使用。
在那個時代，菲茨羅伊所能掌握的專業氣象知識非常有限，不過他還是儘自己所能進行了一些天氣預報業務的嘗試。「氣壓下降可能會導致風暴出現」是那時人們比較信服的天氣規律，因此，在1854年建立英國氣象辦公室時，菲茨羅伊沿著英國海岸線建立了氣象觀測站網，嘗試進行風暴預警。
菲茨羅伊所關心的另一件事，便是提高公眾的天氣素養。他在1863年出版了一本名為《The Weather Book（天氣之書）》的書，總結了自己和其他幾位同仁的氣象觀測經驗，深入淺出地介紹了當時的天氣學、氣候學、地理學知識，並對實現天氣預報的未來提出美好暢想。他認為，每一個受過基礎教育的公民都應該具備基本天氣素養，在每天的生活中運用天氣學，使生活更美好。在書中，他介紹天氣觀測方法，試圖培養公眾科學觀測、認識天氣的意識，詳細講解了如何在自己家裡配置氣象儀器，並進行簡單氣象觀測，繪製天氣圖，分析氣象觀測資料。
菲茨羅伊還在書中講述了他近40年的航海經歷。在航海過程中，由於沒有陸地和房屋庇護，人們完全暴露在極端天氣的巨大力量中，颶風、暴雨、閃電都是致命災害。菲茨羅伊在航海過程中，對觀測、預測天氣進行了長期實踐，「天氣瓶」則是他在嘗試過程中使用的工具之一。
值得一提的是，相比「天氣瓶」，菲茨羅伊認為，氣壓表和溫度計在長期實踐中被證明是最為有效的工具。菲茨羅伊在書中不無驕傲地提起，他是如何利用氣壓表和溫度計觀測天氣，並成功進行預測，從而多次避免重大損失的。而有些船長狂妄自大，只看指南針，對觀測天氣不屑一顧，因此慘遭風暴襲擊。
（來源：《中國氣象報》 責任編輯：王若嘉）