凯瑟琳·库伦编著的这本《破解天气变化(10位气象学领域的科学家)》介绍的科学先锋们为了解释地球大气中发生的神奇现象而不懈努力，当代科学家们竭尽全力为先贤们提出的问题寻找答案，未来的大气和气候科学家则要面对当代科学家所提出的问题的挑战。就像地球上的气候有冷暖循环一样，随着科学家们不断地解决问题并且随之提出更多的新问题，科学也在进行着自身的循环。

“科学大师”是一套8卷本的系列丛书，收录了不同科学领域、不同国家的80位在科学领域有开创性贡献的著名科学家。

凯瑟琳·库伦编著的这本《破解天气变化(10位气象学领域的科学家)》介绍了对气象学科学发展作出杰出贡献的10位著名科学家。每一章都叙述了科学家的研究、发现和对社会的贡献。本书附有30余幅珍贵的黑白图片，这些图片都配有精准的说明：书中还介绍了相关出版物和网络资源的信息，为读者提供了拓展阅读的可能性。

“科学大师”适合于学生、教师以及想了解科学家的广大读者阅读。

前言

鸣谢

内容提示

一 埃万杰利斯塔·托里拆利（Evangelista Torricelli）（1608-1647）

 水银气压计的发明者

 伽利略的助手

 气压计的发明

 对数学的贡献

 英年早逝

 生平年表

 扩展阅读

二 本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）（1706-1790）

 证明闪电是一种电现象

 家族企业

 印刷学徒

 独自闯荡

 《穷理查历书》

 宾夕法尼亚壁炉

 电的实验

 对旋风和洋流的研究

 新政权的缔造者

 生平年表

 扩展阅读

三 卢克·霍华德（Luke Howard）（1772-1864）

 为云层分类

 凝望天空

 业余时间钻研科学

 《关于云的变种》

 气象学权威

 现代通行的云层分类法

 生平年表

 扩展阅读

四 弗兰西斯·蒲福爵士（Sir Francis Beaufort）（1774-1857）

 确立风级

 无中生有

 海事激情

 权威天气报告的必要性

 更为简明的风级

 国际风级

 蒲福的遗产

 生平年表

 扩展阅读

五 路易斯·阿加西（Louis Agassiz）（1807-1873）

 证实大冰川时代的存在

 居维叶的助手

 冰川研究

 阻力

 到美国的单程访问

 地质气候学的建立

 生平年表

 扩展阅读

六 威廉姆·费雷尔（William Ferrel）（1817-1891）

 解释了地球自转对大气和海洋环流的影响

 谷仓大门上的数学

 气象学上的牛顿

 地球自转对流体的影响

 潮汐预报器

 生平年表

 扩展阅读

七 约翰·丁铎尔（John Tyndall）（1820-1893）

 研究了不可见气体对地球气温的影响

 测绘员、讲师和学会会员

 冰川运动

 辐射热

 天空为什么是蓝色的

 浓雾信号

 挫败自然发生论

 自然哲学的普及

 生平年表

 扩展阅读

八 克利夫兰·阿贝（Cleveland Abbe）（1838-1916）

 美国第一个气象员

 天文学梦想

 从俄国到华盛顿

 日常天气报告

 国家气象局的成立

 时间问题

 得力的公仆

 生平年表

 扩展阅读

九 威廉·皮叶克尼斯（Vilhelm Bjerknes）（1862-1951）

 解释了大气中气团的运动

 父亲的影响

 物理流体力学

 雄心计划

 大气之战

 现代气象学之父

 生平年表

 扩展阅读

十 保罗·克鲁岑（Paul Crutzen）（1933-）

 发现臭氧层损耗

 艰辛

 第二职业

 超声波飞机和源于人类的氯

 臭氧层空洞

 生物量燃烧和核冬天

 荣誉和影响

 生平年表

 扩展阅读

从18世纪40年代开始，富兰克林开始在家中开展关于电的实验。他记下了他的大部分观察结果，并把它们发给科学上的伙伴——伦敦的科学家彼得·克林森(Peter Collinson)。这些记录后来被集结成册，并且于1751年以《电学的试验与观察》为名出版。他采用了“正”、“负”等状态来描述相反的电荷。他在早期曾经发现尖锐的导体比粗钝的导体更容易从远处获取电荷。他让科学家们了解到电荷并不是人为创造的，而是在自然界中获得的。他还发现了电荷守恒定律：在任何物理过程中产生的电荷总量为零。1753年，伦敦皇家学会为了表彰富兰克林在电学领域做出的卓越贡献，授予他科普勒奖章(Copley Medal)。1756年，富兰克林当选为皇家学会会员。

富兰克林是研究莱顿瓶(Levden iar)工作原理的先驱。莱顿瓶是内外都贴上金属箔、装满水并且盖上木塞的玻璃瓶，一根金属棒通过木塞插人瓶内的水中。莱顿瓶是用来储存收集到的电荷的，当贴有金属箔的外侧瓶底被放到地上(人为放置)，外侧和内侧通过导体连接起来的时候，瓶中的电荷会以火花的形式流出。有人为了好玩，会触摸金属棒，起到导体的作用而让瓶子放电。富兰克林对莱顿瓶的工作原理很感兴趣，他发现导体内外有等量属性相反的电荷。当他把瓶子里的水倒进另一个水瓶时，水中并没有电荷；而当他把空瓶子再次灌满水的时候，莱顿瓶仍然可以产生火花。这表明莱顿瓶放电时的震动是由瓶子自身产生的。为了进一步证明瓶子被充电了，他用导电片盖住一块玻璃的两端，为导电片充电，然后依次拿走导电片。结果，两片导电片都没有被充电，瓶子反而带电了。今天，我们把这种设备称为电容。电容就像玻璃瓶那样，是储存电能的设备，由两块平行的导电材料组成。导电材料紧密靠近，但是并不接触。电容被广泛应用在包括收音机和电视机在内的各种电器设备中。闪电和电流的相似性让富兰克林陷入沉思。两者都产生光，都沿着弯曲的路径前进，并且都有爆裂的声音。为了验证闪电是不是一种电流，他计划在当地一所教堂的塔尖上放置一根长长的金属棒，希望可以收集到电荷。富兰克林还在等待金属棒被安装到塔尖的时候，有人用他的主意收集到了电荷。1752年，富兰克林用另一种方式证明了闪电是一种电流。他把一块丝绸放在两根交叠的木棒上做成一个风筝，然后在一根木棒的一端系上一根尖尖的金属棒。在风筝线的末端，富兰克林系上了一条丝带和一把金属钥匙。如果天空中出现闪电，他就能把静电沿着潮湿的风筝线拉到钥匙中。他小心地站在干燥的背雨处，以防手中的丝带被打湿。在和他的儿子威廉(william)等了一阵子之后，富兰克林发现风筝线上的绒毛都直直地立了起来。当他用手指靠近钥匙的时候，有火花从钥匙向他的手移动。不幸的是，有两名科学家在重复这一实验的时候，由于没有让电荷恰当着陆，被雷电击中而去世。

闪电非常危险，被它击中的人非死即伤，后果惨重。闪电如果击中建筑物，也会造成极大的破坏，甚至引起火灾。为了防止闪电造成的灾害，富兰克林发明了避雷针。避雷针可以吸收天空中的电荷，并且把它们安全地导人地下，而不对建筑物造成损害。这以后，人们开始为建筑物绑上高高的金属杆。这些金属杆位于需要保护的建筑物顶部，高出屋顶约6—8英尺(1.8—2.4米)，并且一直延伸到地面，可以吸收云层中的电并且引走电流，以防损害建筑物。P20-22

排在队伍的第一就能作为热心观众得到运动场中最好的位置；第一个冲破缎带跨过终点线的运动员就能赢得一枚金牌；长子最有可能获得王室王位的继承权……各种优势和好处常常伴随着“第一”，但为了获得“第一”付出的努力时常也是相当巨大的。第一个在月球上行走的宇航员尼尔·阿姆斯特朗在他16岁的时候就开始了飞行课程，不辞辛劳地干各种工作来支付学费，刻苦学习以取得航空工程的学士学位。作为一名勇敢的空军飞行员，他在朝鲜完成了78次战斗任务，在民用试验飞行员的岗位上工作了7年，随后又在美国宇航局(NASA)做了7年的宇航员，在“阿波罗1l号”计划之前已经进行了许多次危险的太空飞行。他忍受了数年严格的体能训练并做了充分的精神准备，终于冒着生命危险勇敢地迈出脚步，踏上了那块人类从未涉足过的地方。阿姆斯特朗是太空探索的先锋，他开启了一条让后人得以继往开来的道路。尽管并不是所有的先锋开拓的行为都要像太空探索那么危险，但是，科学先锋就必须热衷于他的事业，就如同运动场上热心的观众；他们还必须专注，就如同竞技中的赛跑运动员；有时还要有上天的眷顾，就如同天生可以继承王位的那种幸运。

科学涵盖了所有建立在普遍真理和可观察的事实上的知识。狭义地说，科学专指探究自然世界及其法则的知识分支。从哲学的角度描述它，科学就是一种努力，一种对真理的探寻，一种认知的方式，一种发现的方法。科学家们通过一种手段来获得信息，这就是科学方法。科学方法要求人们陈述问题，然后提出一个可验证的假设，或者有根据的推测去描述一种现象或是解释一种观察结果，最后从结果中总结出结论来。数据可以检验假设，但是永远不能保证它是绝对真理。当科学家取得了大量支持的证据，他就有理由认为某种假设是正确的。这个过程听起来非常直接，但是有时科学的进步并不机械地遵循这样的逻辑轨迹。因为总是某个人在进行观察、生发假设、进行试验以及总结结论，所以，学习科学的学生们必须了解科学中的个人的因素。

“科学大师”这套丛书讲述的就是科学背后的人物，那些曾经开创出了新的想法和研究的人们。他们冒着失败的风险，往往还要面对各种反对的力量，但仍然坚持不懈地铺设出了一条条科学探索的新道路。他们的背景千差万别：有的甚至没有中学学历，有的则获得了各种各样的高等学历；有的人依靠家庭的背景能够顺利地进行研究而不受财政问题的困扰，而有的人却穷得营养不良，流离失所。他们的个性，有开朗的也有忧郁的，有温和的也有固执的——但是，所有这些人都充满献身精神，他们不吝贡献出他们的时间、见识和责任，因为他们信仰自己所追求的知识。求知的渴望让他们克服一切艰难险阻，勇往直前，最终他们的贡献推动了科学的事业滚滚向前。

这套书由8本构成：《探究生命玄机》、《破译元素秘密》、《解读地球传奇》、《打捞深海机密》、《解剖物质世界》、《开创科技前沿》、《追寻宇宙奥秘》以及《破解天气变化》。每本书容纳了该学科中10位科学大师的传略，介绍了这些人物的童年，他们致力于科学的心路历程以及他们的研究范畴，并提供足够的科学背景来帮助读者了解他们的发现和贡献。尽管我们这里介绍的人物都是相当卓越的，但并不意味他们就涵盖了所有一直以来最伟大的科学家。我们的编写其实遵循了这样的原则：这些被选择的突出的人物代表了各个领域中多样的分支学科、多样的历史、多样的科学途径以及多样的个性。每一章都有一个关于这个人物生平和他的著作的年表及相关参考书目。每一本书都有一个关于该科学领域的介绍、图解、照片以及一个提供全面信息的扩展阅读书目。

这套书的意图是，在一个适当的水平上，为读者提供先锋科学家的信息。作者希望读者能被激发起来自己去领悟那些现代人物的伟大之处，与那些站在科学前沿的巨人们产生共鸣，然后体会这些科学巨人对现代社会产生的积极和不朽的影响。