4.怎样建立地理园进行天文、气象和地貌观测
20 世纪 50 年代，苏联优秀教师 A.C.布敦建立地理园的经验传到了 我国，从此，全国各地许多学校纷纷建立了地理园，并在乡土地理教学 中发挥了一定的作用。但经过 10 年浩劫，各校地理园都已荡然无存。
近 年来，随着地理教育的迅速发展，有些地方又把建立学校地理园并在园 内开展乡土天文与气象的观测活动，作为地理教学改革的重要部分。这 方面广东省走在了全国的前面。近年来，广东省在教育厅教研室及广东省地理教学研究会的推动下，各市县学校纷纷建立了地理园，为推动和 改革地理教学作出了成绩。 究竟怎样建立地理园？地理园内要有哪些设备？那些设备又怎样制 作？怎样安装？怎样运用？50 年代，我曾在江苏省丹阳中学工作，在苏 联经验的启发下，结合学校的具体条件，建立过一个地理园。现在把它 介绍出来，以供各地学校建园时参考。
一、地理园概况
我们的地理园在学校的东南角上，南北长 38.5 米，东西宽 13.5 米， 大致成一个矩形，面积约 520 平方米。按照场地的大小，由北向南划分 为天文、气象和地貌三部分，每一部分的前沿插有一块 大木牌，牌上写有各部分的名称，作为标志。
我们的地理园为什么要建立在校园东南角上呢？因为那里原来有一 座荒芜的小土山，地势较高，四周没有高大的树木和房屋遮挡，距离教 室和办公室都不远，便于进行各种观测活动。同时，把荒芜的土山加以 利用和改造，又可美化学校的环境，于是我们就选定了那个地方。 原来的小土山高 5 米，要在那里建地理园必须削去山顶，除去废弃 的砖石和瓦砾，把场地加以平整。我们经过研究，制订出建园的工作计 划和步骤，在黑板上画出平整地理园场地的平面图。
接着就动员和组织 学生，把学生分为几组，采取分片包干的办法，利用课余时间进行工作。 不多几天，那座荒芜的小土山，就变成了一块长方形的平台。 为了划定场地的范围，保护园内的设备，地理园四周需要围以栅栏。 我们这里出产竹子，价格便宜，于是我们选用几百根细竹子，截成 1.5 米长，编成稀疏、美丽、通风的竹篱笆，当成地理园的围墙。 在竹篱笆之间，每隔 1 米栽一根较粗的竹桩，竹桩上写好 1、2、3、 4、5 等数字，就成了园内的测步栏。
为了避免阳光把地面晒得很热，保持气象记录的准确，并美化地理 园，我们在园内地面上铺植了一片一片的草皮。在草皮和草皮之间，用 砖头修筑起人行小路。草皮长高了就要经常修剪，拔除杂草，以保持园 内的整洁。 上述准备工作做好以后，就开始安装设备。
我们为什么把天文部分放在北边，把气象部分放在中间，把地貌部 分放在南边呢？原因是：
①天文部分的仪器，主要是用来观测北方星空 的。把它们放在北边，观测时不致受其它设备的影响。
②气象部分的仪 器，使用的机会较多。把它们放在中间，便于学生进行各种气象观测活 动。
③地貌部分的设备，一般都不太高。把它们放在南边，对气象观测 不会有妨碍。
地理园 40 多件仪器设备大部是我们自制的，只有一小部分是购买 的。密切配合教学，充分利用现有条件，师生一齐动手，想办法、找窍 门，能做的就做，不能做的缓做或不做，尽量争取少花钱多办事，这是 我们自始至终一贯坚持的原则。
在制作和安装设备过程中，我们特别注意了以下几点：
1.地理园的设备都是暴露在室外的，经常受到风吹、日晒、雨淋等 侵蚀作用，为了防止它们很快受到损害，大多数设备需要涂上油漆。 如果是木制的设备，在涂漆之前要先用干布擦干净，并用腻料将木 面上的孔洞、裂缝或不平的地方填平。腻料干了，再把铅粉、清漆（或 桐油）和少许煤油搅匀，轻轻地涂在木面上。 如果是铁制的设备，涂漆之前必须把铁锈完全除掉，用砂纸磨光。 如果是用竹子制的设备，涂漆之前必须刮掉竹青。 铁锈和竹青不除掉，涂上去的漆不久就会脱落下来。
2.地理园内的各种木制设备，必须用干木料制作。因为用湿木料做 的东西，干了以后容易弯曲、变形或产生裂缝。选用木料时，最好不用 胶合板。因为胶合板经不起日晒、雨淋。安装设备时，凡是埋入地下的 部分，都需要涂上柏油，以防受潮腐烂或受虫蛀。
3.有些设备的零件需要焊接在一起。从五金店买一条锡，再备一根 焊杆，就可以自己做。零件焊接以前，先要在焊接的地方滴些松香水。 如果焊接的东西需要油漆，那必须先焊接后涂油漆。否则，涂了油漆的 零件将不容易焊接在一起。
4.地理园内的设备，必须安装得准确。无论是南北向的或东西向的， 无论是水平的或垂直的，都必须精确。 测定南北方向应该先用日影杆画出子午线，再用指南针来对照，测 出本地磁偏角的度数。这样，在运用指南针测定方向时，才能结合本地 磁偏角的度数，测出真正的南北方向。 设备安装得是否水平，可以用水平器或水准仪来测定。如果学校里 没有现成的水平器，可以自制一个等边的三角形架，架顶悬一根线，线 上系一个有尖端的小铅锤，再在三角架底边的中点处刻一个小槽，这就 是一个简单的水准仪。应用时，把三角架放在安装的设备上， 如果铅锤尖端正对小槽，就表示已经是水平的位置了。为了使设备安装 得完全水平，必须横向纵向各检查两三次。
5.设备的某一部分需要钉钉子时，最好预先钻成适当的圆孔，以免 钉入木板时使木板裂开。
6.地理园的各项设备，都应该附有木牌和说明。木牌上涂以白漆， 并用红漆写上仪器名称。
二、天文部分的设备
（一）日影杆
我们在天文部分场地的中央，树立了一根直径 5 厘米、高 1.5 米（不 包括入土的部分），并涂上绿色油漆的圆木杆。树立木杆时，用铅垂线 来测定它是否和地面垂直。用一根细绳，在一端打一个活圈，套在杆子 上，另外在绳子长 1 米的地方栓一根长钉，以圆木杆为圆心，以 1 米长 的绳子为半径画圆。把这个圆圈挖深，填上红砖碎块。在晴朗的白天， 太阳照射在杆子上，于是在地上投下一个影子。在正午前影子愈来愈短， 当影子的末端缩短到圆周上时，就在这个地方插根竹签。正午的时候影 子最短。正午以后影子又愈来愈长，当影子伸长到圆周上时，在这个地 方也插根竹签。这两根竹签虽位于同一圆弧上，但位置不同。然后作从圆心 O（即木杆的根部）到两根竹签的连线 OA 和 OB， 以及两根竹签之间的连线 AB。再把AB 线的中点 M 和圆心 O 连成直线 OM， OM 线可以延长到南北两极。这一直线即本地的子午线。再用长 6 米的 8 号粗铅丝沿着这条线拉直，两头用木桩钉牢在地上作为经线方向 标，并在北端的那根木桩上写上本地的经度数。然后，再作它的垂直线， 同样用铅丝拉直作为纬线方向标。并在东端的那根木桩上写上本地的纬 度数。此后，观察日影的时候，只要看到影子与经线方向标相重合，就 说明这时候已经是正午了。 我们用指南针来对照经线方向标，发现指南针所指的南北和经线方 向标是不重合的，中间有一个偏差角，从而使我们知道丹阳这个地方的 磁偏角是 D=4°10＇西，即磁针的北端在正北的西边 4°10＇（用这种方 法我们只能测定出偏西 4°，更小的单位 10＇是从地球物理研究所获知 的）。测定出本地磁偏角的角度，对地理园内其它仪器的安装有很大的 帮助。 用同样的方法，以同一个圆心（即木杆的根部），在那个半径 1 米 的圆周外面，又作一个半径 2.2 米的大圆周。把这个圆周挖深，并用砖 头填铺起来。就以这个圆来表示地平。这就可以利用日影杆来观测本地 日出和日没的方向。观测的时候必须两人合作，一人负责瞄准，一人负 责钉木橛。钉木橛的人，一手拿铁锤，另一手拿绳子一端的木橛，依照 瞄准人的指示，把绳子和太阳出没的方向拉成一条直线，然后就将木橛 钉在圆周的地上。在那个小木橛上写出观测日期和时间。根据各 个月的木橛的位置，就可以看出一年中日出点和日没点在地平上的移 动。观测日出、日没的方向，可以帮助学生了解一年中太阳直射点的位 置在地球上的移动。而且根据日出和日没的时刻，就可以计算出在不同 的季节里，昼夜长短的变化来。这个观测对于学生理解四季的成因和昼 夜长短的变化大有帮助。这个观测活动（包括观测太阳高度）主要是由 天文小组的同学进行的。他们每月观测 4 次，即每月的 1 日、8 日、15 日和 22 日（其中包括春分日、夏至日、秋分日和冬至日），并将观测的 结果分别记录在表 中。
此外，还需有一个全年的总表，将每月的观测结果，按时转 记到总表上去。 在总表中，昼夜长短和太阳高度均以曲线表示，而白昼时间和黑夜 时间又分别用不同的颜色来表示，用红色代表白昼（表 3 中的实线）， 用黑色代表黑夜（表 3 中的虚线）。太阳出没的方向按 16 个方位表示。 太阳出没的时刻，仍以小时数表示。 有了这一个总表，就更能看清楚太阳出没的方向、出没的时刻、太 阳高度和昼夜长短之间的相互关系。它是帮助学生理解地球自转和公转 的宝贵资料。
（二）斜度测量器
为了知道本地的地理纬度，在地理园里装置了斜度测量器。制作的 方法如下：用一块厚 2 厘米的木板，做成一个半径 30 厘米的半圆板。在 半圆板的上边两端各留出 10 厘米作为扶手（见图 6）。将半圆板涂上白 色油漆。待油漆干了，就用圆规上的鸭嘴笔，蘸上不浓的红磁漆（如 果嫌浓只要加少许煤油就行）画两个半圆弧，一个半径 23 厘米，另一个 半径 26 厘米。在里面的半圆弧（半径 23 厘米）上画刻度。画刻度时， 先定出半圆弧的中点，以它为 0°，以左右两端各为 90°。然后平分 90 °角所对的圆弧，定出 45°的位置。再三等分 45°角所对的圆弧，依次 定出 15°、30°、60°和 75°的位置。接着再三等分 15°角所对的圆弧， 得出 5°、10°、20°、25°、35°、40°、50°、55°、65°、70°、 80°和 85°各点。最后五等分每 5°角所对的弧，就可得出每 1°的各点 位置。当各点定好以后，用米尺对齐圆心和圆弧上的各分点，依次画上 刻度线。为了便于观测，凡 1°的线就画得短些，每 5°的线就画得长些， 每 10°的线就画得更长些。然后在各长线的下端从 0°到 90°依次写上 10、20、30、40、50、60、70、80、90 等数字。这样，斜度测量器的半 圆板基本上就算完成了。 图 6 斜度测量器的半圆板 画分刻度是一项非常细致的工作，要有耐心，尽可能地求得精确， 否则就不能正确地测定出斜度来。 为了瞄准方便，在圆板上边的两端分别装上瞄准器。我们用两块大 小相等的小铁片，在它们上部相同的位置各钻一个小孔洞，在它们下部 相同的位置各画一道痕迹，然后把它们分别钉在半圆板扶手的 两端，使铁片下部的那一道痕迹和扶手的上边沿相平。这样两端瞄准器 的小孔洞就位于同一直线上了。 此外，再用较坚硬的铁皮剪成一个指针。在指针的尾部钻一个圆孔， 把它套在一根长钉的头部，并将它们焊牢。再将半圆板的圆心点钻通成 孔，把附有指针的粗铁钉穿过这个圆孔，并使半圆板能绕铁钉上下移动。 然后再把铁钉的多余部分钉牢在一根 10 厘米见方、高 140 厘米（不包括 入土部分）的支柱上。但必须注意使支柱的顶端与半圆板的顶边相平。 为了使斜度测量器能四面八方地自由转动，要把支柱锯成上下两 节。上节长 60 厘米、下节长 80 厘米。在下节的顶心钻 1 个圆孔，深约 10 厘米。用 1 根长 20 厘米圆柱状的细钢筋，垂直地钉入孔内（在钻孔时 就要注意使孔垂直不可有丝毫倾斜），它的一半露在外面。再将上节的 下端顶心同样垂直地钻 1 个圆孔，深度也约 10 厘米。于是把附有半圆板 的上节沿圆孔套在下节上。为了使它能灵活地转动，上下节的 接触面必须刨得光平，并在钢筋上涂些凡士林。此外，安装时还要测定 水平，使它不要倾斜。 斜度测量器安装好了之后，就可利用它教学生在地理园内进行下列 各项活动。
1.测定本地的地理纬度
测定本地的地理纬度这一活动需由两个人合作。在晴天的晚上，一 个学生通过瞄准器来对准北极星，使北极星就在瞄准器构成的直线的延 长线上。另一个学生用手电筒照看指针所指的地方，读出度数，这个度 数就是北极星与地理园平面所成的角度，也就是本地的地理纬度（近似 值）。
2.观测正午太阳的高度
观测正午太阳高度的日期与观测日出、日没的日期相同，观测的结 果也记录在同一张表上。从这个表上可以发现，在北回归线以 北的地区，夏至日正午太阳高度最高，冬至日正午太阳高度最低，春分 日和秋分日正午太阳高度正介于以上二者之间。 再把全年各月的观测点连起来，就成为一个太阳高度变化的曲线图 。用它来和日出、日没方向的观测联系起来，就可以使学生进 一步认识到地球上不同的地点和不同的时间获得热量的多少，主要决定 于当地的太阳高度，而太阳高度的变化是由于太阳直射点的位置在南、 北回归线之间移动的结果。 在进行这一观测时，必须注意保护眼睛，不要让它受强光的伤害。 可用一块涂上墨汁的玻璃片，在它的下边安一铁皮子的卡脚。当观测太 阳高度的时候，就把它卡在两个瞄准器的中间，如果观测星空就把它取 下来。
3.观测星体的移动
在晴天的晚上，将瞄准器对准除北极星以外的任何一颗明亮的大 星，把斜度测量器的位置固定不动，过了一两小时，再去看那颗大星， 就会发现这颗大星已经离开了瞄准点。这就有力地说明了地球自转的道 理。
（三）赤道日晷
为了测定本地地方时，地理园内安设了赤道日晷。赤道日晷是这样做成的：用两块 30 厘米见方、厚 2 厘米的平板，两面都涂上白漆。 其中一块钉牢在一根 10 厘米见方、高 120 厘米（不包括入土部分）并涂 上白色油漆的支柱上。 在另一块平板上，就用红磁漆画上字盘。由于自秋分到春分太阳高 度角不大，日影难以投到字盘的较低部位，因此要把平板的两面都画上 字盘。字盘是一个半径 10 厘米的圆，但必须注意使正反两面字盘的圆心 相重合。再把圆周 24 等分，并作自圆心至圆周上各分点的连接直线。在 直线和圆周相交的地方，依次写上 1 到 24 的数字。但正面的和反面的写 法不一样，正面的是顺时针方向，反面的是逆时针方向。然后用一根 8 厘米长的 8 号粗铅丝，将两端锉尖作为指针。为 了防锈，指针要涂上红漆。然后，钻通字盘的圆心，将指针穿进去，使 其一半露在正面，作为正面字盘的指针。另一半露在反面，作为反面字 盘的指针。但指针必须和板垂直，再将正对着数字 12 的那一边和钉在支 柱上的那块木板的一边用两个铰链（又称合叶）接起来，安装时要注意 使正面字盘向上，反面字盘向下，也就是正面字盘朝北，反面字盘朝南。 在安装的时候必须使 12-24 的这一根直线和子午线相重合，并使指针正 对北极星。这样，字盘面就和赤道面平行了，也就是附有字盘木板的平 面和支柱上木板的平面成 58°（90°减去本地纬度 32°）的倾斜。 为了使学生自己学会校正倾角的技能，我们用一块铁片剪一个相当 于圆周 1/4 的弧，用铁钻在上面准确地钻出 0°到 90°的刻度，然后把 它钉在支柱平面的左边。在钉的时候使刻度弧上的 0°和支柱平板的平面 相齐，使得附有字盘的平板垂直地竖起来的时候，刚好与弧上的 90°相 平。再在字盘板的左边安一只长螺丝钉，并套上一个小铁片，利用螺丝 帽的松紧，可以任意使字盘板卡在刻度弧上你所需要的刻度上。 在晴天的时候，阳光照射到赤道日晷上，指针在字盘上就投下一个 影子。上午，影子投向偏西方，下午，影子投向偏东方。 随着一天中太阳高度的变化，指针的阴影在字盘上像钟表的针一样 作旋转运动。 指针的影子所指的度数，就是当时本地的地方时。所以指针的阴影 在字盘上移动的作用，就等于钟表指针的作用。但是，不同的季节和不 同的时刻，太阳高度是不同的。当太阳高度较高的时候，正面字盘的指 针有影子，而反面字盘没有。当太阳高度较低的时候，反面字盘的指针 有影子，而正面字盘没有。所以在太阳高度较高的时候要看正面，太阳 高度较低的时候就看反面。 利用赤道日晷不仅可以测定本地的地方时，同时也可测定本地的经 度数。即当指针的影子指在 12 时，就是当地地方时 12 点整，这时再同 北京时间进行比较，这样就可以看出当地地方时与北京时间的时差，然 后根据“地球每小时自转 15°，每 4 分钟自转 1°”的规律，推算出当 地的经度来。
（四）季节日晷
季节日晷是用来根据日影测定一年 24 个节气的。 制作季节日晷的时候，先取一块半径 20 厘米、厚 2 厘米的半圆板， 两面涂上白色油漆。接着就在它的一面用红漆画圆。如图 14 所画的那样， 先找出半圆弧的中点 A，与圆心 O 相连，A 点代表本地的天顶。根据本地 的纬度（丹阳是北纬 32°），求出赤道天顶的位置 B，即 AO 线与 BO 线 的夹角为 32°。再从赤道天顶分向左右各 23°26＇的地方，定出北回归 线天顶 C 和南回归线天顶 D，连 BO、CO、DO 三线，延长至弧外，与 EF 线相交。EF 与 BO 垂直。以交点 H 为圆心，以 HE 为半径作弧，再分此弧 为 12 等分，按各分点在 EF 线上的垂直投影，定出半圆板上的 a 到 j10 个点。这样，就把 13 个点的位置全都确定了。再由各点向圆心 O 作连线， 同时自左向右骑线写上“夏至”—“冬至”各节气的名称。 沿各线在弧上分别锯开深 1.5 厘米的细缝，用白铁皮剪成长 10 厘米、宽 3 厘米的薄铁片 13 块，涂上绿色油漆，依次横插到各个缝内去。然后就 把这块半圆板固定在一块长 45 厘米、宽 15 厘米的长方形底板上，使半 圆板的 AO 线落在底板中央，并从 O 点向底板上引出一条 10 厘米的红线作为验影红线。最后将底板固着在一根 10 厘米见方、高 120 厘米（不包括入土部分）的支柱上。底板和支柱也都涂上白色油漆。在 安装这项仪器的时候，必须使半圆板的截面与当地子午线重合，使插有 铁片的一边朝南。 图 14 季节日晷的设计图 正午观测的时候，只要看哪块铁片与阳光平行，有影子投射到验影 红线上，再看下面标明的节气名称，就可以知道当日的节令。譬如图 16 中的 B 片在当日正午看来两面都不受光，它的影子恰好落在验影红线上。 这说明当时太阳位于赤道天顶，而 B 片下的节气名称是春分和秋分。这 就可以说明当日不是春分日就是秋分日。如果在上半年那就是春分日， 如果在下半年那就是秋分日。如果所有铁片都不和验影红线重合，那么 只要看哪两片投影最窄，就可知道当日是在哪两个节令之间。 季节日晷可以帮助学生明确以下几个概念： 1.由于地球公转时，地轴与公转轨道面成 66°34＇的交角，而公转 时地轴倾向与倾角不变，因而太阳直射点不固定在地球上的某一地方， 而是南北来回移动的，于是形成了四季。 2.太阳直射点在地球上的南北移动是有一定范围的，北界是北纬 23 °26＇，南界是南纬 23°26＇，也就是在南北回归线之间移动。因此在 南北回归线上各地点每年可受阳光直射一次，回归带内各地点每年可受 阳光直射两次。像我们镇江、丹阳位于北回归线以北，阳光从来没有直 射的时候，所以回归带以外的各个地方是永远不可能受到阳光直射的。 3.丹阳、镇江这样的地方，一年中全部时间阳光都是从南方射来的， 每天正午太阳总是位于正南方。我们把向南叫做向阳就是这个道理。
（五）星晷
我们地理园内设置的星晷是根据大熊星座或仙后星座来 测定时间的。由于每年 9 月到 12 月这一段时期，大熊星座的一部分已落 到地平线以下，我们这里在晚上已不能看到它的全貌，而这时的仙后星 座恰好很高，所以此时改用仙后星座来测定时间是比较合适的。因此我 们称呼这项仪器为“星晷”而不叫“大熊星晷”星晷主要是由两部分组 成的，一部分是固定的，另一部分是可以转动的。固定部分是由正面和底面各厚 2 厘米的两个木圈合成的。正面木圈的内径为 40 厘 米，外径为 55 厘米。也就是说木圈宽 7.5 厘米。底面木圈外径也是 55 厘米，内径为 34 厘米。为了在上面放置一块软玻璃（直径为 34 厘米， 在五金店可买到），所以将底面木圈的内圆边缘削去 3 厘米宽、0.5 厘米 深（因软玻璃厚 0.5 厘米）的一部分，成为台阶状，将软玻璃放置其上。 然后把正底两面木圈合牢在一起，就成为固定部分的大木圈。 转动部分的木圈，外径为 40 厘米，内径为 31 厘米，木圈 宽 4.5 厘米。把它放在固定木圈之上。 固定部分的木圈和转动部分的木圈都涂上白色油漆，然后用红磁漆 在固定部分的木圈正面分成 12 个月份，在转动木圈上画出钟表度盘。每 隔 1 小时标出一个时数，在每小时之间再标出 0.5 小时的分度。并在数 字“24”的旁边开一个凹槽，凹槽的尺寸等于 1 个月份所占的度格。 软玻璃的中心有一个小孔，通过小孔用螺丝钉安置一个指针，指针 上涂上油漆以防生锈。再用白铁皮剪成 12 个小五角星，把它们焊牢在铅 丝上，做成大熊星座和仙后星座的模型，并涂上白色油漆，分别附着在 指针的两端，使它们遥遥相对。 星晷是固定在一根支柱上的。安装工作必须在晴天的晚上进行。白 天可以先将坑挖好。在安置的时候，通过玻璃中心的小孔瞄准北极星， 使小孔和北极星在同一条连线上，并使星晷的倾斜度和赤道日晷一样。 根据这样的倾斜，把支柱顶部锯成适当的斜面，就将星晷卡合在斜面上， 用钉子钉牢。 在晴天的晚上，拨动附有钟表度盘的转动木圈，使凹槽对正本月份， 并转动指针使仙后星座或大熊星座模型恰好和天空中实际的仙后星座或 大熊星座相吻合。这时指针所指出的度盘上的时刻，也就是观测时的时 刻。 同样在白天也可利用星晷来测定仙后星座或大熊星座在天空中的位 置。方法是这样的：转动指针，使指针对正度盘上所示的当时的时刻， 于是模型就可告诉我们白天这个时刻仙后星座或大熊星座在天空中的实 际位置了。
三、气象部分的设备
气象观测主要是通过各种气象仪器来进行的，但目前一般中学财力 有限，买不起气象仪器，解决的办法有两条：一是设法与当地气象台站 联系，希望他们将那些更新换代不派用场的仪器设备赠送给学校。现在 一般城市都有气象台站，只要晓之以理、动之以情，一般说来是会给予 支持的。第二是自己制作。因为学校用的仪器精确度不一定要求很高， 除了一些限于条件无法制作的仪器必须购买外，多数仪器设备可以用土 法自制，这样可以节省许多资金。
（一）百叶箱、温度表、湿度表
为了能正确地测定出空气的温度和湿度，可以在仪器公司买一只干 湿球温度表和一只最高最低温度表，放在阴凉通风的地方，但最好是放 在特制的百叶箱里，因为百叶箱不但空气流通、保护仪器不受阳光的直 接照射，而且还可以避免风和降水等因素的影响。在普通中学里，为了 节约起见，不一定要标准的百叶箱，做一个简陋的小百叶箱也 就可以了。这种小百叶箱要用结实的木料做。 箱的四壁是一排用薄木板做成的百叶。木板条向外倾斜，与水平方向成 45°角。箱壁的正面是可以自由开关的门，箱底用三块木板做成，中间 一块比边上的两块稍高些，箱盖是由两层木板做的，其间可以流通空气， 而且面积较大，箱顶的木板自前向后倾斜，以便雨水向下流下。百叶箱 做好后，就把它安置在木柱上，柱高 175 厘米（不包括入土部分）。百 叶箱的箱门要朝向北方，以避免在开箱门观测时，阳光照射到温度表上， 使温度增高，影响记录的正确性。 为了便于观测，在百叶箱前面安置一个 4 级的小梯凳，梯高 1 米。 百叶箱的里外及支柱都涂上白色油漆，以减少太阳光的辐射热。 百叶箱内装有一只最高最低温度表和一只干湿球温度表。干湿球温 度表是用来测定空气湿度的。它是由两支同样的温度表构成的，其中一 支的酒精球上用纱布包裹。纱布的下端浸在水盂内，使球部经常保持湿 润。当空气的相对湿度是 100％的时候，空气中所含的水汽已经饱和，于 是水分蒸发停止。这时两支温度表上度数相同。当相对湿度不到 100％ 时，纱布上的水分就要逐渐蒸发。由于蒸发时要吸收热量，因而湿球温 度表上的温度就会降低。根据干湿球温度表上的温度差，就可推算出空 气的湿度来。 图 19 简陋小百叶箱 观测温度和湿度时，必须缓步走上梯凳，轻轻地开启百叶箱门，不 要使头或手接触到温度表的球部，同时要屏住呼吸，动作要敏捷，因为 观测者靠近温度表时，其体温会影响温度表示度。观测的步骤是：先看 干球温度表，再看湿球温度表，最后看最高最低温度表。 观测时，要使自己的视线和水银柱或酒精柱顶齐平。先读示度的小 数位，再读整数。有了干球温度的读数与湿球温度的读数就可求出干湿 球温度差，根据换算表很快就可查出当时的空气湿度来。最高最低温度表观测以后，必须用马蹄形的磁铁， 使温度表中的指标与水银柱面相接。要及时记录，不能记在心里回去再 记。
（二）雨量器
雨量器是观测降水的仪器。它的构造主要是承雨漏斗口、外筒和储 水瓶三部分。普通中学里不需拿很多钱到仪器公司去买，自己可以做一 个简易的雨量器（图 20）。雨量器的做法是这样的：用木头做一个架子， 高 70 厘米（不包括入土部分）。做一个白铁皮漏斗，口径一般为 20 厘 米。为了使承雨漏斗口的口径不变形，可在口外箍上一根粗铅丝，用焊 锡焊上，锉成刀口。但要注意斜面应在口外。储水瓶可用一般的大玻璃 瓶，瓶的容量一般能容纳 2.5 公斤左右的水。此外，还需要一个玻璃量 杯，用来计算降水量。可在医药公司买一个容量为 200 毫升的量杯，如 果买不到，还有一个简便的方法，即要一个上下一样粗的盛雨筒和一根 米尺就可以了。观测时，直接将米尺慢慢插入承雨筒到底，取出米尺， 看清尺上的水印，以厘米为单位，水印切在哪一个刻度上，哪一个刻度 就是当时的降水量。 降水量的观测，平时每天应在上午 7 时和傍晚 7 时各进行一次。汛期内降水较多，因此观测的次数必须适当地增加。如遇阵雨应立即观测， 以免时间相隔过久，因水汽蒸发而使降水量记录不准确。 观测时，应带一只空的储水瓶到地理园里去，换出量雨器内的那只 储水瓶，把它拿回室内，将储水瓶中的水慢慢倒入量杯中，直到水不再 下滴为止，然后读数。读数时，要将量杯放在水平的桌面上，测定杯内 水面高度（测定时视线要与水面等高，并以凹水面最低处为标准）如果 降水超过量杯的容积时， 20 厘米口径雨量器应该分作几次来量。由于量杯的刻度不是表示毫米而是表示毫升 （mL）的，因此记录下来的数值还必须根据换算表进行换算。在 冬天下雪时，可以找一只口径 20 厘米的打水桶，放在室外，以承受雪量 （要用凳子垫高与原来的雨量器等高）。观测时，取定量的温水倒入桶 中使雪融化，再倒入量杯将结果减去倒入桶中的温水量，余下的就是降 水量。 在没有降水的日子里，观测工作仍要进行，要检查雨量筒内是否有 其它东西。如在观测时，发现储水瓶内有雾、露、霜等的聚集量也应观 测记录。如水量极微，量不出时可以不记。平时雨量器和储水瓶应该经 常洗涤，保持清洁。
（三）蒸发器
测定蒸发量的大小，是用小型蒸发器来进行的。小型蒸发器是用厚 白铁皮做一个直径 20 厘米、高 10 厘米的圆盆和一个蒸发罩构成的。在 圆盆上距口缘 3 厘米的地方钻一个直径 1 厘米的小圆孔，在圆孔的外面 焊牢一个小壶嘴，以便倒水。加一个蒸发罩的目的，是为了防 止鸟类来喝水而使记录不正确。 蒸发罩是用长 20 厘米的粗铁丝，按照相等的间距分别焊在直径 20 厘米、高 3 厘米的铁圈上做成的。为了防止生锈，圆盆和蒸发 罩都涂上灰色油漆。然后把蒸发罩套在圆盆上，再把圆盆安置在直径 6 厘米、高 50 厘米（不包括入土部分）的支柱上。为了使蒸发器能够平稳 地放在支柱上，支柱的四边镶上四块木片，做成一个刚好卡住蒸发器的 托子。安置蒸发器也同样要测定水平线。 蒸发量的观测工作，每天下午 7 时进行一次。在观测前一日的下午 7 时，用量杯盛定量的清水倒入圆盆内。 到第二天下午 7 时，再将蒸发器中的水全部倒入量杯内，求出余水 的数量，然后用原来数量减去所余数量，就得出一日内失去的水量，也 就是一日的蒸发量。如果蒸发器内有降水混入，计算时就要减去降水量 后再算出蒸发量。假如天气寒冷，蒸发器内的水发生冻结现象，就可以 用秤求重量的方法来代替杯量法求出蒸发量。
（四）风压器、风级牌、风向旗
风向和风力，可以用各种专门的仪器来测定。我们地理园内主要是 用从仪器公司买来的维尔达风压器来进行测定的。我们做了一 个托子，把风压器安装在支柱的顶端。支柱高 10 米（不包括入土部分 2 米）。为了让这个支柱兼做高度标，所以在涂上白色油漆以后，又每隔 1 米涂上一道红色油漆。并隔段写上 1、3、5、7、9 等数字，以表示相当 的高度。再以 8 号粗铅丝三根，每根长约 10 米，将其一头扣牢在铁托子 上，另一头分开埋入地下。这样既可支持和稳定支柱，又可避免雷电的 袭击。风压器固定在支柱的顶端，并挖好深约 2 米的土坑（位于气象部 分场地的中央），然后三四人小心地将柱子竖起来。柱子埋入土内的部 分预先涂上柏油，以防受潮腐烂。柱子竖起后，就用指南针测定方位。 指南针所指出的度数要根据本地磁偏角的数值加以校正。把指南针放在 柱子北面较远的地方，测定出子午线的方向，再转动支柱，直到方向标 的“北”字指针与子午线重合时为止。然后锄土填坑，将浮土夯实。最 后将那根 8 号粗铅丝拴上横木，拉直，支撑在三面，埋入土内。 图 24 风压器 测定风向时，负责观测的学生要走近支柱，站在风向标的下面，面 向与风向标一致。注意风向标的球形平衡锤摇摆约 2 分钟，目测其平均 位置，用 16 个方位来表示风向。 观测风力时，观测的学生必须离开柱子，站在风向标的侧面，注意 风压板的摆动达 2 分钟之久，目测风压板位置所在的指针号数。如果风 压板摆动于相邻的二指针之间，如 2 与 3 之间，就记下 2-3。如风压板张 起高度超过第 7 号指针，则记下“超过”二字。如在 2 分钟内，风压板 在 3 个或 2 个以上的指针位置上摆动，这就作为阵性的风。当指针号数 记下后，再查下表（表 6），求出风力。如果学校无力购买风压器，可以 因陋就简自制风级牌和风向旗来解决风力和风向的观测问题。
风级牌是用一块厚 2 厘米、长 1 米、宽 65 厘米的木板，把 它钉在一根 5 厘米见方、高 2 米（不包括入土部分）的支柱上。支柱上 端两旁用两根木条斜托在木板的背面，然后全部涂上白色油漆。漆干后， 就用红磁漆在木板的正面写上风力等级表。 观测时，只要看看四周地面的动态，再对照风力等级表，就可大致 判断出当时风力的大小和级别。为了便于记忆，有人根据各级风力征象 把风力等级表编成歌谣，现抄录于下：地面无风烟直上，一级看烟辨风 向。 二级轻风叶微响，三级枝摇红旗扬。 四级灰尘纸张舞，五级水面起波浪。 六级强风伞难举，七级枝摇步行难。 八级大风微枝断，九级风吹小屋裂。 十级狂风能拨树，十一十二陆上稀。 目前，气象台天气预报中发表大风报告的标准是：平均风级达到 5 级，阵风 6 级。
风向旗是一根长 2.2 米的竹竿，它的下端削尖，离上端 20 厘米的地 方，固定一根小竹签作为指标。在竹竿顶上固定一条长 60 厘米、宽 3 厘 米的重量极轻的绸带。 在地下安置一根长 20 厘米直立的两头通的竹管子。把竹竿插立在竹 管内并能自由转动，这样风向旗就算做成了。 在没有风向标的学校，用风向旗来测定风向是最简便的方法。运用 时，转动竹竿，使竿上的竹签（即指标）与长旗重合，然后站在旗竿迎 风的一面，离竹竿 5、6 步远，利用指南针来瞄准小指标。那么，小指标 的方向就是当时的风向。
（五）日照仪
为了测定日照时间的长短，可以制作一个简易的日照仪。 日照仪的主要部分是一个实心的玻璃球。如果没有玻璃球，就在学校理 化实验室要一个 500 毫升的长颈烧瓶，内装酒精来代替实心玻璃球。瓶内之所以装酒精而不装水，为的是防止水在冬季结冰时会 使烧瓶破裂。但瓶内酒精不要装得太满，因为酒精遇热会膨胀。酒精还 必须清洁，如果不清洁，可先行过滤，然后装入瓶内。当酒精倒入瓶内 的时候，不要使瓶内有小气泡存在。为了防止酒精蒸发，可在酒精面上 滴几滴豆油。瓶口用橡皮塞塞紧。再用木板做一个木架（图 28 中 b）以 安置玻璃烧瓶。架子是个半圆形的弧（圆半径是 12 厘米），在架子的上 部钻一孔，安一个夹松紧用的螺丝钉。螺丝钉扣住一个由 白铁皮做成的夹环，烧瓶的长颈就由夹环夹住。为了使瓶 颈不被夹环夹破，可以剪一条破蓝球胆裹在瓶颈上。再用一块白铁皮做 成一个长 30 厘米、宽 4 厘米的装纸带用的半圆环。为了便 于安插纸带，半圆环两边做成卷边。在圆环凸起的一面，也焊一个夹环 （图 28 中 f）。并用螺丝钉把它夹紧在架子上。最后用一块 25 厘米见方、 厚 2 厘米的木板，在其一边距边缘 6 厘米的地方挖一个长方形的孔，就 将架子的末端插入孔内。然后再在木板的四角用钉子把它钉牢在支架 上。支架是由一块 30 厘米见方的木板和一根 10 厘米见方、高 120 厘米 （不包括入土部分）的木柱做成的。 在安装日照仪的时候，须注意以下几点： 1.支架要水平。 2.瓶口对准北极星，使玻璃瓶纵轴按照当地的纬度倾向北方。 3.通过玻璃瓶中心与架子所连接的直线，要和本地子午线重合。4.玻璃瓶和插纸带的半圆环之间的距离应等于玻璃瓶的半径。 安置的方法是：正午时，日射焦点刚巧落在架子上，于是放松螺丝， 上下移动插纸带的半圆环，使焦点正好落在纸带的中央。如果仪器安装 得正确，则烧穿的线条是一直线。如果是曲线，或向一面倾斜，就说明 安置得不够正确，须要检查调整。由于日射点的位置是随着季节的变化 而变化的，所以半圆环在架子上的位置也要随着季节的变化而变动。 要知道一天中日照时间的长短，就可以根据纸带上烧焦的焦痕的长 度来判断。因为纸带上有现成的时间分度线。 纸带是用较硬的纸做的。纸带上的时间分度线本可以根据长期观测 得出每小时焦痕的长度从而把它画出来，但为了省事，可以向气象台、 站要几张标准纸带回来仿制。纸带上用线条分成许多部分以代表钟点， 其中长线条代表 1 小时，短线条代表 0.5 小时。但纸带有长短之分（图 29）。它们分别适用于不同的季节。夏季日照时间长，因而纸带最长。 冬季日照时间短，所以纸带也最短。 纸带每天用一张。每天在日出之前插入半圆环，日落以后收回来。 根据焦痕的长短，就可得出每天的日照小时数。如果焦痕不是实线而是 由若干点或线段构成的，那就用目测来决定每段焦痕的分钟数，再求出 1 小时内所有焦痕所占分钟数的总和。 从纸带上看来，如果焦痕连续成一长条，这就说明当天太阳从没有 被云遮盖过。如果焦痕有断断续续的现象，这就证明在哪个时间里太阳 曾经被云遮盖过。 在每张纸带的背面，注明当天的日期，并妥善地保存起来。这样， 就可以求得全月或全年的日照总时数。
（六）测云器
用环状测云器来观测云量、云向和云速。测云器的制作很容易。用 一根宽 3 厘米的长条竹片，围成一个直径 2 米的大竹圈。将大竹圈八等 分，并把各等分点钻通成孔，再穿上 4 根交叉的 12 号铅丝。其中两根长 3 米，另外两根长 2 米（都不包括扣在柱子上的长度在内）。短的两端扣 在竹圈上，长的穿过竹圈扣牢在支柱上。支柱是长 2 米（不包括入土部 分）、直径 6 厘米的圆柱 4 根。在这两根长的铅丝中，有一根 要和子午线的方向一致，另一根与它垂直。因此，在安置测云器的时候， 要先用指南针在地上测定出子午线的方向，然后将穿好铅丝的竹圈放在 地上，使其一根长铅丝和子午线重合。在其两端栽上木柱。柱子与竹圈 的距离是 50 厘米。再以等距离的方法栽上另外两根柱子，将铅丝拉直扣 牢在柱子的上部。在代表经线方向的铅丝两头安装上“南”“北”两字， 在与其垂直的那根铅丝两头就安装上“东”“西”二字。东、南、西、 北四字是用白铁皮剪成的。有了这四个字，那么在字与字中间的铅丝所 指的方向，就分别是东北、东南、西南、西北了。最后将测云器涂上油 漆。 利用环状测云器来教会学生观测云向、云量和云速的技能技巧。 所谓云向，就是指云来的方向，不是去向。但空中的云层有时运行 很慢，不易辨别。因此，观测的时间要长一些。看它运行的方向究竟符 合于测云器哪一条铅丝所指的方向。
所谓云量，就是指天空被云掩盖的情况。观测的时候，要站在测云 器下竹圈的中央，通过竹圈可以看到大部分的天空。云量是 用目力来估计的，通常将天空分为 10 等分，估计 10 等分中为云所遮盖 的成数。如天空完全无云，云量为 0；天空有一半为云所遮盖，云量为 5； 若天空全部为云所遮盖，则云量记为 10。这种估计是不论云的高低和种 类的，只看天空被所有的云遮盖的成数。所以这种云量称为总云量。 所谓云速，就是指单位时间内天空云层运行的水平距离，以米/秒为 单位来表示。 计算云速必须知道以下几个数字： （1）云在一定距离内运行所需的时间； （2）云层的高度； （3）测云器圆环的直径； （4）观测者的眼睛到测云器圆环的距离。 在这四项中，测云器圆环的直径是已知的（2 米），未知的是观测者 的眼睛到测云器圆环的距离以及云层的高度和云层运行的时间。 在测定云层运行的时候，只要观测者站在测云器下向上注视着天 空，认定天空一朵云，利用钟表记下这一云层自圆圈的一边到另一边所 经过的时间。然后再根据云层的形状来推测云层的高度。在中学阶段， 只要求学生识别几种最基本的云层，即层云、积云和卷云三种。按形状 来说，层云是大片大片的，像雾带一般弥漫在空中；积云是一团团像棉 花似的；卷云是一丝一丝的，像马尾一样。按高度来说，层云约 1000 米， 积云约 3000 米，卷云约 7000 米。 计算云速的方法是：如果观测者的眼睛至测云器圆环的距离为 50 厘 米，云层穿过竹圈直径所需的时间为 10 分钟，从云的形状来看是属于积 云的一种，云高约 3000 米。那么云层到测云器的距离，就等于观测者的 眼睛到测云器的距离的 6000 倍（因观测者的眼睛到测云器的距离为 50 厘米）。因而云层穿过测云器竹圈的实际距离，也就等于测云器竹圈的 一边到另一边距离的 6000 倍。测云器竹圈的直径为 2 米，那么，这块云 在 10 分钟内就移动了 12000 米。这样，云速就是 12000&pide;10=1200 米/分， 或是 1200&pide;60=20 米/秒。 气象观测是一项经常的、细致的工作，是一种富有劳动教育意义的 活动，从实际活动中可以培养学生克服困难和独立工作的能力。譬如有 一次在观测干湿球温度表的时候，学生们发觉湿球温度表的示度不正 确，于是他们研究问题的症结，结果发现裹在湿球温度表球部的纱布太 脏了，由于纱布不清洁，影响到水盂内水的上升作用，从而也就影响到 示度的准确性。后来他们就到医务室要来一块洁白的纱布，换下那块脏 的。这就说明，学生在实际工作中能够动脑筋、想办法、克服困难。他 们的观测记录工作自始至终，从不间断。不论寒冬炎夏、刮风下雨，都 能做到定时观测，从而培养了自觉的工作习惯。
近 年来，随着地理教育的迅速发展，有些地方又把建立学校地理园并在园 内开展乡土天文与气象的观测活动，作为地理教学改革的重要部分。这 方面广东省走在了全国的前面。近年来，广东省在教育厅教研室及广东省地理教学研究会的推动下，各市县学校纷纷建立了地理园，为推动和 改革地理教学作出了成绩。 究竟怎样建立地理园？地理园内要有哪些设备？那些设备又怎样制 作？怎样安装？怎样运用？50 年代，我曾在江苏省丹阳中学工作，在苏 联经验的启发下，结合学校的具体条件，建立过一个地理园。现在把它 介绍出来，以供各地学校建园时参考。
一、地理园概况
我们的地理园在学校的东南角上，南北长 38.5 米，东西宽 13.5 米， 大致成一个矩形，面积约 520 平方米。按照场地的大小，由北向南划分 为天文、气象和地貌三部分，每一部分的前沿插有一块 大木牌，牌上写有各部分的名称，作为标志。
我们的地理园为什么要建立在校园东南角上呢？因为那里原来有一 座荒芜的小土山，地势较高，四周没有高大的树木和房屋遮挡，距离教 室和办公室都不远，便于进行各种观测活动。同时，把荒芜的土山加以 利用和改造，又可美化学校的环境，于是我们就选定了那个地方。 原来的小土山高 5 米，要在那里建地理园必须削去山顶，除去废弃 的砖石和瓦砾，把场地加以平整。我们经过研究，制订出建园的工作计 划和步骤，在黑板上画出平整地理园场地的平面图。
接着就动员和组织 学生，把学生分为几组，采取分片包干的办法，利用课余时间进行工作。 不多几天，那座荒芜的小土山，就变成了一块长方形的平台。 为了划定场地的范围，保护园内的设备，地理园四周需要围以栅栏。 我们这里出产竹子，价格便宜，于是我们选用几百根细竹子，截成 1.5 米长，编成稀疏、美丽、通风的竹篱笆，当成地理园的围墙。 在竹篱笆之间，每隔 1 米栽一根较粗的竹桩，竹桩上写好 1、2、3、 4、5 等数字，就成了园内的测步栏。
为了避免阳光把地面晒得很热，保持气象记录的准确，并美化地理 园，我们在园内地面上铺植了一片一片的草皮。在草皮和草皮之间，用 砖头修筑起人行小路。草皮长高了就要经常修剪，拔除杂草，以保持园 内的整洁。 上述准备工作做好以后，就开始安装设备。
我们为什么把天文部分放在北边，把气象部分放在中间，把地貌部 分放在南边呢？原因是：
①天文部分的仪器，主要是用来观测北方星空 的。把它们放在北边，观测时不致受其它设备的影响。
②气象部分的仪 器，使用的机会较多。把它们放在中间，便于学生进行各种气象观测活 动。
③地貌部分的设备，一般都不太高。把它们放在南边，对气象观测 不会有妨碍。
地理园 40 多件仪器设备大部是我们自制的，只有一小部分是购买 的。密切配合教学，充分利用现有条件，师生一齐动手，想办法、找窍 门，能做的就做，不能做的缓做或不做，尽量争取少花钱多办事，这是 我们自始至终一贯坚持的原则。
在制作和安装设备过程中，我们特别注意了以下几点：
1.地理园的设备都是暴露在室外的，经常受到风吹、日晒、雨淋等 侵蚀作用，为了防止它们很快受到损害，大多数设备需要涂上油漆。 如果是木制的设备，在涂漆之前要先用干布擦干净，并用腻料将木 面上的孔洞、裂缝或不平的地方填平。腻料干了，再把铅粉、清漆（或 桐油）和少许煤油搅匀，轻轻地涂在木面上。 如果是铁制的设备，涂漆之前必须把铁锈完全除掉，用砂纸磨光。 如果是用竹子制的设备，涂漆之前必须刮掉竹青。 铁锈和竹青不除掉，涂上去的漆不久就会脱落下来。
2.地理园内的各种木制设备，必须用干木料制作。因为用湿木料做 的东西，干了以后容易弯曲、变形或产生裂缝。选用木料时，最好不用 胶合板。因为胶合板经不起日晒、雨淋。安装设备时，凡是埋入地下的 部分，都需要涂上柏油，以防受潮腐烂或受虫蛀。
3.有些设备的零件需要焊接在一起。从五金店买一条锡，再备一根 焊杆，就可以自己做。零件焊接以前，先要在焊接的地方滴些松香水。 如果焊接的东西需要油漆，那必须先焊接后涂油漆。否则，涂了油漆的 零件将不容易焊接在一起。
4.地理园内的设备，必须安装得准确。无论是南北向的或东西向的， 无论是水平的或垂直的，都必须精确。 测定南北方向应该先用日影杆画出子午线，再用指南针来对照，测 出本地磁偏角的度数。这样，在运用指南针测定方向时，才能结合本地 磁偏角的度数，测出真正的南北方向。 设备安装得是否水平，可以用水平器或水准仪来测定。如果学校里 没有现成的水平器，可以自制一个等边的三角形架，架顶悬一根线，线 上系一个有尖端的小铅锤，再在三角架底边的中点处刻一个小槽，这就 是一个简单的水准仪。应用时，把三角架放在安装的设备上， 如果铅锤尖端正对小槽，就表示已经是水平的位置了。为了使设备安装 得完全水平，必须横向纵向各检查两三次。
5.设备的某一部分需要钉钉子时，最好预先钻成适当的圆孔，以免 钉入木板时使木板裂开。
6.地理园的各项设备，都应该附有木牌和说明。木牌上涂以白漆， 并用红漆写上仪器名称。
二、天文部分的设备
（一）日影杆
我们在天文部分场地的中央，树立了一根直径 5 厘米、高 1.5 米（不 包括入土的部分），并涂上绿色油漆的圆木杆。树立木杆时，用铅垂线 来测定它是否和地面垂直。用一根细绳，在一端打一个活圈，套在杆子 上，另外在绳子长 1 米的地方栓一根长钉，以圆木杆为圆心，以 1 米长 的绳子为半径画圆。把这个圆圈挖深，填上红砖碎块。在晴朗的白天， 太阳照射在杆子上，于是在地上投下一个影子。在正午前影子愈来愈短， 当影子的末端缩短到圆周上时，就在这个地方插根竹签。正午的时候影 子最短。正午以后影子又愈来愈长，当影子伸长到圆周上时，在这个地 方也插根竹签。这两根竹签虽位于同一圆弧上，但位置不同。然后作从圆心 O（即木杆的根部）到两根竹签的连线 OA 和 OB， 以及两根竹签之间的连线 AB。再把AB 线的中点 M 和圆心 O 连成直线 OM， OM 线可以延长到南北两极。这一直线即本地的子午线。再用长 6 米的 8 号粗铅丝沿着这条线拉直，两头用木桩钉牢在地上作为经线方向 标，并在北端的那根木桩上写上本地的经度数。然后，再作它的垂直线， 同样用铅丝拉直作为纬线方向标。并在东端的那根木桩上写上本地的纬 度数。此后，观察日影的时候，只要看到影子与经线方向标相重合，就 说明这时候已经是正午了。 我们用指南针来对照经线方向标，发现指南针所指的南北和经线方 向标是不重合的，中间有一个偏差角，从而使我们知道丹阳这个地方的 磁偏角是 D=4°10＇西，即磁针的北端在正北的西边 4°10＇（用这种方 法我们只能测定出偏西 4°，更小的单位 10＇是从地球物理研究所获知 的）。测定出本地磁偏角的角度，对地理园内其它仪器的安装有很大的 帮助。 用同样的方法，以同一个圆心（即木杆的根部），在那个半径 1 米 的圆周外面，又作一个半径 2.2 米的大圆周。把这个圆周挖深，并用砖 头填铺起来。就以这个圆来表示地平。这就可以利用日影杆来观测本地 日出和日没的方向。观测的时候必须两人合作，一人负责瞄准，一人负 责钉木橛。钉木橛的人，一手拿铁锤，另一手拿绳子一端的木橛，依照 瞄准人的指示，把绳子和太阳出没的方向拉成一条直线，然后就将木橛 钉在圆周的地上。在那个小木橛上写出观测日期和时间。根据各 个月的木橛的位置，就可以看出一年中日出点和日没点在地平上的移 动。观测日出、日没的方向，可以帮助学生了解一年中太阳直射点的位 置在地球上的移动。而且根据日出和日没的时刻，就可以计算出在不同 的季节里，昼夜长短的变化来。这个观测对于学生理解四季的成因和昼 夜长短的变化大有帮助。这个观测活动（包括观测太阳高度）主要是由 天文小组的同学进行的。他们每月观测 4 次，即每月的 1 日、8 日、15 日和 22 日（其中包括春分日、夏至日、秋分日和冬至日），并将观测的 结果分别记录在表 中。
此外，还需有一个全年的总表，将每月的观测结果，按时转 记到总表上去。 在总表中，昼夜长短和太阳高度均以曲线表示，而白昼时间和黑夜 时间又分别用不同的颜色来表示，用红色代表白昼（表 3 中的实线）， 用黑色代表黑夜（表 3 中的虚线）。太阳出没的方向按 16 个方位表示。 太阳出没的时刻，仍以小时数表示。 有了这一个总表，就更能看清楚太阳出没的方向、出没的时刻、太 阳高度和昼夜长短之间的相互关系。它是帮助学生理解地球自转和公转 的宝贵资料。
（二）斜度测量器
为了知道本地的地理纬度，在地理园里装置了斜度测量器。制作的 方法如下：用一块厚 2 厘米的木板，做成一个半径 30 厘米的半圆板。在 半圆板的上边两端各留出 10 厘米作为扶手（见图 6）。将半圆板涂上白 色油漆。待油漆干了，就用圆规上的鸭嘴笔，蘸上不浓的红磁漆（如 果嫌浓只要加少许煤油就行）画两个半圆弧，一个半径 23 厘米，另一个 半径 26 厘米。在里面的半圆弧（半径 23 厘米）上画刻度。画刻度时， 先定出半圆弧的中点，以它为 0°，以左右两端各为 90°。然后平分 90 °角所对的圆弧，定出 45°的位置。再三等分 45°角所对的圆弧，依次 定出 15°、30°、60°和 75°的位置。接着再三等分 15°角所对的圆弧， 得出 5°、10°、20°、25°、35°、40°、50°、55°、65°、70°、 80°和 85°各点。最后五等分每 5°角所对的弧，就可得出每 1°的各点 位置。当各点定好以后，用米尺对齐圆心和圆弧上的各分点，依次画上 刻度线。为了便于观测，凡 1°的线就画得短些，每 5°的线就画得长些， 每 10°的线就画得更长些。然后在各长线的下端从 0°到 90°依次写上 10、20、30、40、50、60、70、80、90 等数字。这样，斜度测量器的半 圆板基本上就算完成了。 图 6 斜度测量器的半圆板 画分刻度是一项非常细致的工作，要有耐心，尽可能地求得精确， 否则就不能正确地测定出斜度来。 为了瞄准方便，在圆板上边的两端分别装上瞄准器。我们用两块大 小相等的小铁片，在它们上部相同的位置各钻一个小孔洞，在它们下部 相同的位置各画一道痕迹，然后把它们分别钉在半圆板扶手的 两端，使铁片下部的那一道痕迹和扶手的上边沿相平。这样两端瞄准器 的小孔洞就位于同一直线上了。 此外，再用较坚硬的铁皮剪成一个指针。在指针的尾部钻一个圆孔， 把它套在一根长钉的头部，并将它们焊牢。再将半圆板的圆心点钻通成 孔，把附有指针的粗铁钉穿过这个圆孔，并使半圆板能绕铁钉上下移动。 然后再把铁钉的多余部分钉牢在一根 10 厘米见方、高 140 厘米（不包括 入土部分）的支柱上。但必须注意使支柱的顶端与半圆板的顶边相平。 为了使斜度测量器能四面八方地自由转动，要把支柱锯成上下两 节。上节长 60 厘米、下节长 80 厘米。在下节的顶心钻 1 个圆孔，深约 10 厘米。用 1 根长 20 厘米圆柱状的细钢筋，垂直地钉入孔内（在钻孔时 就要注意使孔垂直不可有丝毫倾斜），它的一半露在外面。再将上节的 下端顶心同样垂直地钻 1 个圆孔，深度也约 10 厘米。于是把附有半圆板 的上节沿圆孔套在下节上。为了使它能灵活地转动，上下节的 接触面必须刨得光平，并在钢筋上涂些凡士林。此外，安装时还要测定 水平，使它不要倾斜。 斜度测量器安装好了之后，就可利用它教学生在地理园内进行下列 各项活动。
1.测定本地的地理纬度
测定本地的地理纬度这一活动需由两个人合作。在晴天的晚上，一 个学生通过瞄准器来对准北极星，使北极星就在瞄准器构成的直线的延 长线上。另一个学生用手电筒照看指针所指的地方，读出度数，这个度 数就是北极星与地理园平面所成的角度，也就是本地的地理纬度（近似 值）。
2.观测正午太阳的高度
观测正午太阳高度的日期与观测日出、日没的日期相同，观测的结 果也记录在同一张表上。从这个表上可以发现，在北回归线以 北的地区，夏至日正午太阳高度最高，冬至日正午太阳高度最低，春分 日和秋分日正午太阳高度正介于以上二者之间。 再把全年各月的观测点连起来，就成为一个太阳高度变化的曲线图 。用它来和日出、日没方向的观测联系起来，就可以使学生进 一步认识到地球上不同的地点和不同的时间获得热量的多少，主要决定 于当地的太阳高度，而太阳高度的变化是由于太阳直射点的位置在南、 北回归线之间移动的结果。 在进行这一观测时，必须注意保护眼睛，不要让它受强光的伤害。 可用一块涂上墨汁的玻璃片，在它的下边安一铁皮子的卡脚。当观测太 阳高度的时候，就把它卡在两个瞄准器的中间，如果观测星空就把它取 下来。
3.观测星体的移动
在晴天的晚上，将瞄准器对准除北极星以外的任何一颗明亮的大 星，把斜度测量器的位置固定不动，过了一两小时，再去看那颗大星， 就会发现这颗大星已经离开了瞄准点。这就有力地说明了地球自转的道 理。
（三）赤道日晷
为了测定本地地方时，地理园内安设了赤道日晷。赤道日晷是这样做成的：用两块 30 厘米见方、厚 2 厘米的平板，两面都涂上白漆。 其中一块钉牢在一根 10 厘米见方、高 120 厘米（不包括入土部分）并涂 上白色油漆的支柱上。 在另一块平板上，就用红磁漆画上字盘。由于自秋分到春分太阳高 度角不大，日影难以投到字盘的较低部位，因此要把平板的两面都画上 字盘。字盘是一个半径 10 厘米的圆，但必须注意使正反两面字盘的圆心 相重合。再把圆周 24 等分，并作自圆心至圆周上各分点的连接直线。在 直线和圆周相交的地方，依次写上 1 到 24 的数字。但正面的和反面的写 法不一样，正面的是顺时针方向，反面的是逆时针方向。然后用一根 8 厘米长的 8 号粗铅丝，将两端锉尖作为指针。为 了防锈，指针要涂上红漆。然后，钻通字盘的圆心，将指针穿进去，使 其一半露在正面，作为正面字盘的指针。另一半露在反面，作为反面字 盘的指针。但指针必须和板垂直，再将正对着数字 12 的那一边和钉在支 柱上的那块木板的一边用两个铰链（又称合叶）接起来，安装时要注意 使正面字盘向上，反面字盘向下，也就是正面字盘朝北，反面字盘朝南。 在安装的时候必须使 12-24 的这一根直线和子午线相重合，并使指针正 对北极星。这样，字盘面就和赤道面平行了，也就是附有字盘木板的平 面和支柱上木板的平面成 58°（90°减去本地纬度 32°）的倾斜。 为了使学生自己学会校正倾角的技能，我们用一块铁片剪一个相当 于圆周 1/4 的弧，用铁钻在上面准确地钻出 0°到 90°的刻度，然后把 它钉在支柱平面的左边。在钉的时候使刻度弧上的 0°和支柱平板的平面 相齐，使得附有字盘的平板垂直地竖起来的时候，刚好与弧上的 90°相 平。再在字盘板的左边安一只长螺丝钉，并套上一个小铁片，利用螺丝 帽的松紧，可以任意使字盘板卡在刻度弧上你所需要的刻度上。 在晴天的时候，阳光照射到赤道日晷上，指针在字盘上就投下一个 影子。上午，影子投向偏西方，下午，影子投向偏东方。 随着一天中太阳高度的变化，指针的阴影在字盘上像钟表的针一样 作旋转运动。 指针的影子所指的度数，就是当时本地的地方时。所以指针的阴影 在字盘上移动的作用，就等于钟表指针的作用。但是，不同的季节和不 同的时刻，太阳高度是不同的。当太阳高度较高的时候，正面字盘的指 针有影子，而反面字盘没有。当太阳高度较低的时候，反面字盘的指针 有影子，而正面字盘没有。所以在太阳高度较高的时候要看正面，太阳 高度较低的时候就看反面。 利用赤道日晷不仅可以测定本地的地方时，同时也可测定本地的经 度数。即当指针的影子指在 12 时，就是当地地方时 12 点整，这时再同 北京时间进行比较，这样就可以看出当地地方时与北京时间的时差，然 后根据“地球每小时自转 15°，每 4 分钟自转 1°”的规律，推算出当 地的经度来。
（四）季节日晷
季节日晷是用来根据日影测定一年 24 个节气的。 制作季节日晷的时候，先取一块半径 20 厘米、厚 2 厘米的半圆板， 两面涂上白色油漆。接着就在它的一面用红漆画圆。如图 14 所画的那样， 先找出半圆弧的中点 A，与圆心 O 相连，A 点代表本地的天顶。根据本地 的纬度（丹阳是北纬 32°），求出赤道天顶的位置 B，即 AO 线与 BO 线 的夹角为 32°。再从赤道天顶分向左右各 23°26＇的地方，定出北回归 线天顶 C 和南回归线天顶 D，连 BO、CO、DO 三线，延长至弧外，与 EF 线相交。EF 与 BO 垂直。以交点 H 为圆心，以 HE 为半径作弧，再分此弧 为 12 等分，按各分点在 EF 线上的垂直投影，定出半圆板上的 a 到 j10 个点。这样，就把 13 个点的位置全都确定了。再由各点向圆心 O 作连线， 同时自左向右骑线写上“夏至”—“冬至”各节气的名称。 沿各线在弧上分别锯开深 1.5 厘米的细缝，用白铁皮剪成长 10 厘米、宽 3 厘米的薄铁片 13 块，涂上绿色油漆，依次横插到各个缝内去。然后就 把这块半圆板固定在一块长 45 厘米、宽 15 厘米的长方形底板上，使半 圆板的 AO 线落在底板中央，并从 O 点向底板上引出一条 10 厘米的红线作为验影红线。最后将底板固着在一根 10 厘米见方、高 120 厘米（不包括入土部分）的支柱上。底板和支柱也都涂上白色油漆。在 安装这项仪器的时候，必须使半圆板的截面与当地子午线重合，使插有 铁片的一边朝南。 图 14 季节日晷的设计图 正午观测的时候，只要看哪块铁片与阳光平行，有影子投射到验影 红线上，再看下面标明的节气名称，就可以知道当日的节令。譬如图 16 中的 B 片在当日正午看来两面都不受光，它的影子恰好落在验影红线上。 这说明当时太阳位于赤道天顶，而 B 片下的节气名称是春分和秋分。这 就可以说明当日不是春分日就是秋分日。如果在上半年那就是春分日， 如果在下半年那就是秋分日。如果所有铁片都不和验影红线重合，那么 只要看哪两片投影最窄，就可知道当日是在哪两个节令之间。 季节日晷可以帮助学生明确以下几个概念： 1.由于地球公转时，地轴与公转轨道面成 66°34＇的交角，而公转 时地轴倾向与倾角不变，因而太阳直射点不固定在地球上的某一地方， 而是南北来回移动的，于是形成了四季。 2.太阳直射点在地球上的南北移动是有一定范围的，北界是北纬 23 °26＇，南界是南纬 23°26＇，也就是在南北回归线之间移动。因此在 南北回归线上各地点每年可受阳光直射一次，回归带内各地点每年可受 阳光直射两次。像我们镇江、丹阳位于北回归线以北，阳光从来没有直 射的时候，所以回归带以外的各个地方是永远不可能受到阳光直射的。 3.丹阳、镇江这样的地方，一年中全部时间阳光都是从南方射来的， 每天正午太阳总是位于正南方。我们把向南叫做向阳就是这个道理。
（五）星晷
我们地理园内设置的星晷是根据大熊星座或仙后星座来 测定时间的。由于每年 9 月到 12 月这一段时期，大熊星座的一部分已落 到地平线以下，我们这里在晚上已不能看到它的全貌，而这时的仙后星 座恰好很高，所以此时改用仙后星座来测定时间是比较合适的。因此我 们称呼这项仪器为“星晷”而不叫“大熊星晷”星晷主要是由两部分组 成的，一部分是固定的，另一部分是可以转动的。固定部分是由正面和底面各厚 2 厘米的两个木圈合成的。正面木圈的内径为 40 厘 米，外径为 55 厘米。也就是说木圈宽 7.5 厘米。底面木圈外径也是 55 厘米，内径为 34 厘米。为了在上面放置一块软玻璃（直径为 34 厘米， 在五金店可买到），所以将底面木圈的内圆边缘削去 3 厘米宽、0.5 厘米 深（因软玻璃厚 0.5 厘米）的一部分，成为台阶状，将软玻璃放置其上。 然后把正底两面木圈合牢在一起，就成为固定部分的大木圈。 转动部分的木圈，外径为 40 厘米，内径为 31 厘米，木圈 宽 4.5 厘米。把它放在固定木圈之上。 固定部分的木圈和转动部分的木圈都涂上白色油漆，然后用红磁漆 在固定部分的木圈正面分成 12 个月份，在转动木圈上画出钟表度盘。每 隔 1 小时标出一个时数，在每小时之间再标出 0.5 小时的分度。并在数 字“24”的旁边开一个凹槽，凹槽的尺寸等于 1 个月份所占的度格。 软玻璃的中心有一个小孔，通过小孔用螺丝钉安置一个指针，指针 上涂上油漆以防生锈。再用白铁皮剪成 12 个小五角星，把它们焊牢在铅 丝上，做成大熊星座和仙后星座的模型，并涂上白色油漆，分别附着在 指针的两端，使它们遥遥相对。 星晷是固定在一根支柱上的。安装工作必须在晴天的晚上进行。白 天可以先将坑挖好。在安置的时候，通过玻璃中心的小孔瞄准北极星， 使小孔和北极星在同一条连线上，并使星晷的倾斜度和赤道日晷一样。 根据这样的倾斜，把支柱顶部锯成适当的斜面，就将星晷卡合在斜面上， 用钉子钉牢。 在晴天的晚上，拨动附有钟表度盘的转动木圈，使凹槽对正本月份， 并转动指针使仙后星座或大熊星座模型恰好和天空中实际的仙后星座或 大熊星座相吻合。这时指针所指出的度盘上的时刻，也就是观测时的时 刻。 同样在白天也可利用星晷来测定仙后星座或大熊星座在天空中的位 置。方法是这样的：转动指针，使指针对正度盘上所示的当时的时刻， 于是模型就可告诉我们白天这个时刻仙后星座或大熊星座在天空中的实 际位置了。
三、气象部分的设备
气象观测主要是通过各种气象仪器来进行的，但目前一般中学财力 有限，买不起气象仪器，解决的办法有两条：一是设法与当地气象台站 联系，希望他们将那些更新换代不派用场的仪器设备赠送给学校。现在 一般城市都有气象台站，只要晓之以理、动之以情，一般说来是会给予 支持的。第二是自己制作。因为学校用的仪器精确度不一定要求很高， 除了一些限于条件无法制作的仪器必须购买外，多数仪器设备可以用土 法自制，这样可以节省许多资金。
（一）百叶箱、温度表、湿度表
为了能正确地测定出空气的温度和湿度，可以在仪器公司买一只干 湿球温度表和一只最高最低温度表，放在阴凉通风的地方，但最好是放 在特制的百叶箱里，因为百叶箱不但空气流通、保护仪器不受阳光的直 接照射，而且还可以避免风和降水等因素的影响。在普通中学里，为了 节约起见，不一定要标准的百叶箱，做一个简陋的小百叶箱也 就可以了。这种小百叶箱要用结实的木料做。 箱的四壁是一排用薄木板做成的百叶。木板条向外倾斜，与水平方向成 45°角。箱壁的正面是可以自由开关的门，箱底用三块木板做成，中间 一块比边上的两块稍高些，箱盖是由两层木板做的，其间可以流通空气， 而且面积较大，箱顶的木板自前向后倾斜，以便雨水向下流下。百叶箱 做好后，就把它安置在木柱上，柱高 175 厘米（不包括入土部分）。百 叶箱的箱门要朝向北方，以避免在开箱门观测时，阳光照射到温度表上， 使温度增高，影响记录的正确性。 为了便于观测，在百叶箱前面安置一个 4 级的小梯凳，梯高 1 米。 百叶箱的里外及支柱都涂上白色油漆，以减少太阳光的辐射热。 百叶箱内装有一只最高最低温度表和一只干湿球温度表。干湿球温 度表是用来测定空气湿度的。它是由两支同样的温度表构成的，其中一 支的酒精球上用纱布包裹。纱布的下端浸在水盂内，使球部经常保持湿 润。当空气的相对湿度是 100％的时候，空气中所含的水汽已经饱和，于 是水分蒸发停止。这时两支温度表上度数相同。当相对湿度不到 100％ 时，纱布上的水分就要逐渐蒸发。由于蒸发时要吸收热量，因而湿球温 度表上的温度就会降低。根据干湿球温度表上的温度差，就可推算出空 气的湿度来。 图 19 简陋小百叶箱 观测温度和湿度时，必须缓步走上梯凳，轻轻地开启百叶箱门，不 要使头或手接触到温度表的球部，同时要屏住呼吸，动作要敏捷，因为 观测者靠近温度表时，其体温会影响温度表示度。观测的步骤是：先看 干球温度表，再看湿球温度表，最后看最高最低温度表。 观测时，要使自己的视线和水银柱或酒精柱顶齐平。先读示度的小 数位，再读整数。有了干球温度的读数与湿球温度的读数就可求出干湿 球温度差，根据换算表很快就可查出当时的空气湿度来。最高最低温度表观测以后，必须用马蹄形的磁铁， 使温度表中的指标与水银柱面相接。要及时记录，不能记在心里回去再 记。
（二）雨量器
雨量器是观测降水的仪器。它的构造主要是承雨漏斗口、外筒和储 水瓶三部分。普通中学里不需拿很多钱到仪器公司去买，自己可以做一 个简易的雨量器（图 20）。雨量器的做法是这样的：用木头做一个架子， 高 70 厘米（不包括入土部分）。做一个白铁皮漏斗，口径一般为 20 厘 米。为了使承雨漏斗口的口径不变形，可在口外箍上一根粗铅丝，用焊 锡焊上，锉成刀口。但要注意斜面应在口外。储水瓶可用一般的大玻璃 瓶，瓶的容量一般能容纳 2.5 公斤左右的水。此外，还需要一个玻璃量 杯，用来计算降水量。可在医药公司买一个容量为 200 毫升的量杯，如 果买不到，还有一个简便的方法，即要一个上下一样粗的盛雨筒和一根 米尺就可以了。观测时，直接将米尺慢慢插入承雨筒到底，取出米尺， 看清尺上的水印，以厘米为单位，水印切在哪一个刻度上，哪一个刻度 就是当时的降水量。 降水量的观测，平时每天应在上午 7 时和傍晚 7 时各进行一次。汛期内降水较多，因此观测的次数必须适当地增加。如遇阵雨应立即观测， 以免时间相隔过久，因水汽蒸发而使降水量记录不准确。 观测时，应带一只空的储水瓶到地理园里去，换出量雨器内的那只 储水瓶，把它拿回室内，将储水瓶中的水慢慢倒入量杯中，直到水不再 下滴为止，然后读数。读数时，要将量杯放在水平的桌面上，测定杯内 水面高度（测定时视线要与水面等高，并以凹水面最低处为标准）如果 降水超过量杯的容积时， 20 厘米口径雨量器应该分作几次来量。由于量杯的刻度不是表示毫米而是表示毫升 （mL）的，因此记录下来的数值还必须根据换算表进行换算。在 冬天下雪时，可以找一只口径 20 厘米的打水桶，放在室外，以承受雪量 （要用凳子垫高与原来的雨量器等高）。观测时，取定量的温水倒入桶 中使雪融化，再倒入量杯将结果减去倒入桶中的温水量，余下的就是降 水量。 在没有降水的日子里，观测工作仍要进行，要检查雨量筒内是否有 其它东西。如在观测时，发现储水瓶内有雾、露、霜等的聚集量也应观 测记录。如水量极微，量不出时可以不记。平时雨量器和储水瓶应该经 常洗涤，保持清洁。
（三）蒸发器
测定蒸发量的大小，是用小型蒸发器来进行的。小型蒸发器是用厚 白铁皮做一个直径 20 厘米、高 10 厘米的圆盆和一个蒸发罩构成的。在 圆盆上距口缘 3 厘米的地方钻一个直径 1 厘米的小圆孔，在圆孔的外面 焊牢一个小壶嘴，以便倒水。加一个蒸发罩的目的，是为了防 止鸟类来喝水而使记录不正确。 蒸发罩是用长 20 厘米的粗铁丝，按照相等的间距分别焊在直径 20 厘米、高 3 厘米的铁圈上做成的。为了防止生锈，圆盆和蒸发 罩都涂上灰色油漆。然后把蒸发罩套在圆盆上，再把圆盆安置在直径 6 厘米、高 50 厘米（不包括入土部分）的支柱上。为了使蒸发器能够平稳 地放在支柱上，支柱的四边镶上四块木片，做成一个刚好卡住蒸发器的 托子。安置蒸发器也同样要测定水平线。 蒸发量的观测工作，每天下午 7 时进行一次。在观测前一日的下午 7 时，用量杯盛定量的清水倒入圆盆内。 到第二天下午 7 时，再将蒸发器中的水全部倒入量杯内，求出余水 的数量，然后用原来数量减去所余数量，就得出一日内失去的水量，也 就是一日的蒸发量。如果蒸发器内有降水混入，计算时就要减去降水量 后再算出蒸发量。假如天气寒冷，蒸发器内的水发生冻结现象，就可以 用秤求重量的方法来代替杯量法求出蒸发量。
（四）风压器、风级牌、风向旗
风向和风力，可以用各种专门的仪器来测定。我们地理园内主要是 用从仪器公司买来的维尔达风压器来进行测定的。我们做了一 个托子，把风压器安装在支柱的顶端。支柱高 10 米（不包括入土部分 2 米）。为了让这个支柱兼做高度标，所以在涂上白色油漆以后，又每隔 1 米涂上一道红色油漆。并隔段写上 1、3、5、7、9 等数字，以表示相当 的高度。再以 8 号粗铅丝三根，每根长约 10 米，将其一头扣牢在铁托子 上，另一头分开埋入地下。这样既可支持和稳定支柱，又可避免雷电的 袭击。风压器固定在支柱的顶端，并挖好深约 2 米的土坑（位于气象部 分场地的中央），然后三四人小心地将柱子竖起来。柱子埋入土内的部 分预先涂上柏油，以防受潮腐烂。柱子竖起后，就用指南针测定方位。 指南针所指出的度数要根据本地磁偏角的数值加以校正。把指南针放在 柱子北面较远的地方，测定出子午线的方向，再转动支柱，直到方向标 的“北”字指针与子午线重合时为止。然后锄土填坑，将浮土夯实。最 后将那根 8 号粗铅丝拴上横木，拉直，支撑在三面，埋入土内。 图 24 风压器 测定风向时，负责观测的学生要走近支柱，站在风向标的下面，面 向与风向标一致。注意风向标的球形平衡锤摇摆约 2 分钟，目测其平均 位置，用 16 个方位来表示风向。 观测风力时，观测的学生必须离开柱子，站在风向标的侧面，注意 风压板的摆动达 2 分钟之久，目测风压板位置所在的指针号数。如果风 压板摆动于相邻的二指针之间，如 2 与 3 之间，就记下 2-3。如风压板张 起高度超过第 7 号指针，则记下“超过”二字。如在 2 分钟内，风压板 在 3 个或 2 个以上的指针位置上摆动，这就作为阵性的风。当指针号数 记下后，再查下表（表 6），求出风力。如果学校无力购买风压器，可以 因陋就简自制风级牌和风向旗来解决风力和风向的观测问题。
风级牌是用一块厚 2 厘米、长 1 米、宽 65 厘米的木板，把 它钉在一根 5 厘米见方、高 2 米（不包括入土部分）的支柱上。支柱上 端两旁用两根木条斜托在木板的背面，然后全部涂上白色油漆。漆干后， 就用红磁漆在木板的正面写上风力等级表。 观测时，只要看看四周地面的动态，再对照风力等级表，就可大致 判断出当时风力的大小和级别。为了便于记忆，有人根据各级风力征象 把风力等级表编成歌谣，现抄录于下：地面无风烟直上，一级看烟辨风 向。 二级轻风叶微响，三级枝摇红旗扬。 四级灰尘纸张舞，五级水面起波浪。 六级强风伞难举，七级枝摇步行难。 八级大风微枝断，九级风吹小屋裂。 十级狂风能拨树，十一十二陆上稀。 目前，气象台天气预报中发表大风报告的标准是：平均风级达到 5 级，阵风 6 级。
风向旗是一根长 2.2 米的竹竿，它的下端削尖，离上端 20 厘米的地 方，固定一根小竹签作为指标。在竹竿顶上固定一条长 60 厘米、宽 3 厘 米的重量极轻的绸带。 在地下安置一根长 20 厘米直立的两头通的竹管子。把竹竿插立在竹 管内并能自由转动，这样风向旗就算做成了。 在没有风向标的学校，用风向旗来测定风向是最简便的方法。运用 时，转动竹竿，使竿上的竹签（即指标）与长旗重合，然后站在旗竿迎 风的一面，离竹竿 5、6 步远，利用指南针来瞄准小指标。那么，小指标 的方向就是当时的风向。
（五）日照仪
为了测定日照时间的长短，可以制作一个简易的日照仪。 日照仪的主要部分是一个实心的玻璃球。如果没有玻璃球，就在学校理 化实验室要一个 500 毫升的长颈烧瓶，内装酒精来代替实心玻璃球。瓶内之所以装酒精而不装水，为的是防止水在冬季结冰时会 使烧瓶破裂。但瓶内酒精不要装得太满，因为酒精遇热会膨胀。酒精还 必须清洁，如果不清洁，可先行过滤，然后装入瓶内。当酒精倒入瓶内 的时候，不要使瓶内有小气泡存在。为了防止酒精蒸发，可在酒精面上 滴几滴豆油。瓶口用橡皮塞塞紧。再用木板做一个木架（图 28 中 b）以 安置玻璃烧瓶。架子是个半圆形的弧（圆半径是 12 厘米），在架子的上 部钻一孔，安一个夹松紧用的螺丝钉。螺丝钉扣住一个由 白铁皮做成的夹环，烧瓶的长颈就由夹环夹住。为了使瓶 颈不被夹环夹破，可以剪一条破蓝球胆裹在瓶颈上。再用一块白铁皮做 成一个长 30 厘米、宽 4 厘米的装纸带用的半圆环。为了便 于安插纸带，半圆环两边做成卷边。在圆环凸起的一面，也焊一个夹环 （图 28 中 f）。并用螺丝钉把它夹紧在架子上。最后用一块 25 厘米见方、 厚 2 厘米的木板，在其一边距边缘 6 厘米的地方挖一个长方形的孔，就 将架子的末端插入孔内。然后再在木板的四角用钉子把它钉牢在支架 上。支架是由一块 30 厘米见方的木板和一根 10 厘米见方、高 120 厘米 （不包括入土部分）的木柱做成的。 在安装日照仪的时候，须注意以下几点： 1.支架要水平。 2.瓶口对准北极星，使玻璃瓶纵轴按照当地的纬度倾向北方。 3.通过玻璃瓶中心与架子所连接的直线，要和本地子午线重合。4.玻璃瓶和插纸带的半圆环之间的距离应等于玻璃瓶的半径。 安置的方法是：正午时，日射焦点刚巧落在架子上，于是放松螺丝， 上下移动插纸带的半圆环，使焦点正好落在纸带的中央。如果仪器安装 得正确，则烧穿的线条是一直线。如果是曲线，或向一面倾斜，就说明 安置得不够正确，须要检查调整。由于日射点的位置是随着季节的变化 而变化的，所以半圆环在架子上的位置也要随着季节的变化而变动。 要知道一天中日照时间的长短，就可以根据纸带上烧焦的焦痕的长 度来判断。因为纸带上有现成的时间分度线。 纸带是用较硬的纸做的。纸带上的时间分度线本可以根据长期观测 得出每小时焦痕的长度从而把它画出来，但为了省事，可以向气象台、 站要几张标准纸带回来仿制。纸带上用线条分成许多部分以代表钟点， 其中长线条代表 1 小时，短线条代表 0.5 小时。但纸带有长短之分（图 29）。它们分别适用于不同的季节。夏季日照时间长，因而纸带最长。 冬季日照时间短，所以纸带也最短。 纸带每天用一张。每天在日出之前插入半圆环，日落以后收回来。 根据焦痕的长短，就可得出每天的日照小时数。如果焦痕不是实线而是 由若干点或线段构成的，那就用目测来决定每段焦痕的分钟数，再求出 1 小时内所有焦痕所占分钟数的总和。 从纸带上看来，如果焦痕连续成一长条，这就说明当天太阳从没有 被云遮盖过。如果焦痕有断断续续的现象，这就证明在哪个时间里太阳 曾经被云遮盖过。 在每张纸带的背面，注明当天的日期，并妥善地保存起来。这样， 就可以求得全月或全年的日照总时数。
（六）测云器
用环状测云器来观测云量、云向和云速。测云器的制作很容易。用 一根宽 3 厘米的长条竹片，围成一个直径 2 米的大竹圈。将大竹圈八等 分，并把各等分点钻通成孔，再穿上 4 根交叉的 12 号铅丝。其中两根长 3 米，另外两根长 2 米（都不包括扣在柱子上的长度在内）。短的两端扣 在竹圈上，长的穿过竹圈扣牢在支柱上。支柱是长 2 米（不包括入土部 分）、直径 6 厘米的圆柱 4 根。在这两根长的铅丝中，有一根 要和子午线的方向一致，另一根与它垂直。因此，在安置测云器的时候， 要先用指南针在地上测定出子午线的方向，然后将穿好铅丝的竹圈放在 地上，使其一根长铅丝和子午线重合。在其两端栽上木柱。柱子与竹圈 的距离是 50 厘米。再以等距离的方法栽上另外两根柱子，将铅丝拉直扣 牢在柱子的上部。在代表经线方向的铅丝两头安装上“南”“北”两字， 在与其垂直的那根铅丝两头就安装上“东”“西”二字。东、南、西、 北四字是用白铁皮剪成的。有了这四个字，那么在字与字中间的铅丝所 指的方向，就分别是东北、东南、西南、西北了。最后将测云器涂上油 漆。 利用环状测云器来教会学生观测云向、云量和云速的技能技巧。 所谓云向，就是指云来的方向，不是去向。但空中的云层有时运行 很慢，不易辨别。因此，观测的时间要长一些。看它运行的方向究竟符 合于测云器哪一条铅丝所指的方向。
所谓云量，就是指天空被云掩盖的情况。观测的时候，要站在测云 器下竹圈的中央，通过竹圈可以看到大部分的天空。云量是 用目力来估计的，通常将天空分为 10 等分，估计 10 等分中为云所遮盖 的成数。如天空完全无云，云量为 0；天空有一半为云所遮盖，云量为 5； 若天空全部为云所遮盖，则云量记为 10。这种估计是不论云的高低和种 类的，只看天空被所有的云遮盖的成数。所以这种云量称为总云量。 所谓云速，就是指单位时间内天空云层运行的水平距离，以米/秒为 单位来表示。 计算云速必须知道以下几个数字： （1）云在一定距离内运行所需的时间； （2）云层的高度； （3）测云器圆环的直径； （4）观测者的眼睛到测云器圆环的距离。 在这四项中，测云器圆环的直径是已知的（2 米），未知的是观测者 的眼睛到测云器圆环的距离以及云层的高度和云层运行的时间。 在测定云层运行的时候，只要观测者站在测云器下向上注视着天 空，认定天空一朵云，利用钟表记下这一云层自圆圈的一边到另一边所 经过的时间。然后再根据云层的形状来推测云层的高度。在中学阶段， 只要求学生识别几种最基本的云层，即层云、积云和卷云三种。按形状 来说，层云是大片大片的，像雾带一般弥漫在空中；积云是一团团像棉 花似的；卷云是一丝一丝的，像马尾一样。按高度来说，层云约 1000 米， 积云约 3000 米，卷云约 7000 米。 计算云速的方法是：如果观测者的眼睛至测云器圆环的距离为 50 厘 米，云层穿过竹圈直径所需的时间为 10 分钟，从云的形状来看是属于积 云的一种，云高约 3000 米。那么云层到测云器的距离，就等于观测者的 眼睛到测云器的距离的 6000 倍（因观测者的眼睛到测云器的距离为 50 厘米）。因而云层穿过测云器竹圈的实际距离，也就等于测云器竹圈的 一边到另一边距离的 6000 倍。测云器竹圈的直径为 2 米，那么，这块云 在 10 分钟内就移动了 12000 米。这样，云速就是 12000&pide;10=1200 米/分， 或是 1200&pide;60=20 米/秒。 气象观测是一项经常的、细致的工作，是一种富有劳动教育意义的 活动，从实际活动中可以培养学生克服困难和独立工作的能力。譬如有 一次在观测干湿球温度表的时候，学生们发觉湿球温度表的示度不正 确，于是他们研究问题的症结，结果发现裹在湿球温度表球部的纱布太 脏了，由于纱布不清洁，影响到水盂内水的上升作用，从而也就影响到 示度的准确性。后来他们就到医务室要来一块洁白的纱布，换下那块脏 的。这就说明，学生在实际工作中能够动脑筋、想办法、克服困难。他 们的观测记录工作自始至终，从不间断。不论寒冬炎夏、刮风下雨，都 能做到定时观测，从而培养了自觉的工作习惯。
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