风的理论
所作的新说明
同时借此诚邀参加他的讲座
科学院版编者导言
约翰内斯·拉茨
这部作品发表于1756年4月25日（在4月23日，它已被呈交系主任供审查，参见哲学系档案第V卷，219页），是预告康德想在1756年夏季学期举办的讲演的一个提纲。它与康德的其他自然科学作品一样很少进入公众之中，因而它所包含的关于风的合法则运动与地球的绕轴自转的联系的理论也依然不为人知。1835年，多夫还在自己的著名论文《论地球自转对干扰自己的大气层的影响》中断言，所有曾试图给出一种风的理论的物理学家都停留在对热带的合规则的现象的讨论上，却不知道在康德的这部作品中，不仅阐释了一种信风和季风的理论，而且几乎以同样的词语阐释了风的后来被称之为多夫法则的旋转法则，多夫是在80年后的上述论文中以这些语词确立这个法则的。也请参见约翰·弗里德里希·措尔纳1872年的《论彗星的本性》中《伊曼努尔·康德及其在自然科学方面的功绩》一章，477页以下。
刊印：《伊曼努尔·康德硕士为阐释风的理论所作的新说明：同时借此诚邀参加他的讲座》，哥尼斯贝格，1756年4月25日，在哥尼斯贝格特许德里斯特书店印刷，4开本。
在康德生年未出新版。
前言
我们必须把大气圈想象为一个流质的弹性物质海洋，它似乎是由密度不同的各气层所组成，越往高空，密度就越低。如果这一流质的海洋总是保持均衡，那么，人们设想为彼此并立的气柱仅仅具有同等的重量，这就不够了。它们必须还具有同样的高度，也就是说，具有某种密度的气层必须在其范围内的所有部分中都在同一水平面上。因为若不然，按照流体的规律，较高的部分将必然向较低一面流动，均衡在瞬间就被打破了。能够打破均衡的原因，或者是张力的减弱，这种减弱是由降低空气弹力的寒冷和蒸气所造成；或者是重量的减轻；这种减轻首先是由炎热所造成，炎热使某个气区比另一气区更强烈地膨胀，并且由于它因此而被迫升高到另一气区的水平面之上而外流，构成一个较稀薄的气柱；其次是由水蒸气的会合造成的，水蒸气在此之前是由空气来负荷，现在却由于它与空气分离而使空气失去了一部分重量。在这两种情况下，都产生了向空气或者在张力方面或者在重量方面受到损失的地区吹去的风。只不过区别在于，在第一种情况下均衡很快就被建立起来，对另一情况的第二种原因来说也是如此，因为在这些情况下，风的持续要求原因的增加，而这是不可能长时间地持续的。与此相反，后一种情况的第一种原因由于无须增加就可以一直持续下去，从而为持续不断的风提供了一个很有力的源泉。
或者是由于弹性的增长，例如由于热，或者同时由于重量的增长，例如由于从雪的融化释放出的空气，而使大气运动的原因，都远远不是如此强大，因为不仅所发生的朝向静止空气的运动遇到后者以其全部重量的对抗，而且扩展着的气区向上的膨胀和向四周的膨胀是同样强烈的，从而也就削弱了它自己的力量。因此，出自这些原因的风不可能在大的范围内被觉察到。
我只是简明扼要地列举出这一切，并且假定读者们自己的反思将扩展对所讲的东西的必要说明。我不喜欢在如此短的篇幅内所说出的很少。
第一个说明
较大程度的炎热影响一个气区比影响另一个气区更多，造成了吹向这个受热后的气区的风。只要这个气区的高温还在继续，风也就持续不断。
增强了的炎热迫使空气占有更大的空间。它向四周扩展，并以同样的强度向高空扩展。在此时刻，这一气区的重量发生了变化，因为在向上升高的空气溢走的同时，气柱所包含的空气也就自此开始减少了。邻近的较冷的、因而也较密、较重的空气，就由于超重而从自己的位置挤压过来，从而和前者一样被冲淡、变轻，因而屈服于邻近空气的压力，并且一直这样继续下去。不要设想受热后的空气由于同样力图向四周扩展而造成由受热气区吹向较冷气区的风。因为首先，由于向四周的扩展是同样强烈的，因而与它成反比例的张力，例如与中心点的三次方，是相互递减的，所以，一个包括4平方里的空气场的扩展力，如果它增加1/10，在距这个受热场1里的距离内只是这一增强后的力量的1/80[1]，因而也就根本不能被觉察到。不过，扩张就连这一步也达不到，因为空气在扩张这么远之前，就由于自己重量的减轻而屈服于较密空气的压力，为后者让出位置了。
出自经验的证实
上述规则如此得到一切经验的证实，以至根本找不到任何反对它的例外。海洋中的所有岛屿、太阳的灼热强烈影响的那些地区的所有海岸，只要太阳升高到地平线之上一定高度，以至它真正地对大地发生作用，就会感受到一种持续不断的海风。这是因为，由于大地比海洋受热更多，陆上空气也就比海上空气更为稀薄，从而由于其稀薄而屈服于后者的压力。在辽阔的埃塞俄比亚海上，风远离陆地，是自然的、普遍的东风。但在几内亚海岸附近，风却转离了它的这种趋势，被迫吹过几内亚。由于它比全球海洋更多地被太阳加热，这就导致了一种吹过其升温了的地面的气流。人们只要观察一下尤林[2]在瓦伦纽斯的《一般地理学》或者穆森布罗克[3]为自己的《物理学》所附的地图，就可以在同时看到自然的、普遍的东风和这一规则的一刻，完全认识和说明几内亚附近海洋上风的所有方向、龙卷风和其他所有诸如此类的东西。因此，在北方的冬季，当太阳使南半球的空气变得稀薄时，北风就占着支配地位。所以在初春，风就开始从赤道吹向北半球，因为在北半球增强了的太阳热使空气变得稀薄，造成了从赤道向北方升温地区的回流。这些风渗入这些温带地区并不远，因为太阳热在此时对距赤道较远的地方还不能造成很多的影响。在这一时间，即在4月和5月，风从埃塞俄比亚内部吹过埃及，它们被称做卡姆普辛风[4]。由于它们来自一个受热后的地面，所以带来了灼热的空气；因为温带稀薄了的空气迫使赤道空气退回，并在一段时间内扩张而越过这一地区。
第二个说明
一个气区变得比另一气区更冷，就在邻近气区造成了吹向变冷场地的风。
从由于气温下降所造成的张力减弱中，可以轻而易举地理解这一原因。
出自经验的证实
在受到强烈阳光影响的陆地和岛屿的海岸附近的所有海洋上，由于这时海上空气失温要比陆上空气更快，夜间都吹着一种持续不断的陆地风。这是因为，受热后的地面在陆上空气中保持着温度，没有特别的减弱，相反，白天受热较少的海洋较快地使它上面的空气变冷。因此，海上空气也就屈服于陆上空气的张力，并且允许出现一种从陆地吹向变冷了的海洋地区的气流。正像马利奥特所说明的那样，在法国，11月初的南风要归因于低凹北部的变冷。在那里，冬季是以极度的严寒开始的。
第三个说明
由赤道吹向极地的风，总是时间越长就越是西风，而由极地吹向赤道的风却把自己的方向改变为从东方出发的同侧运动。
据我所知，这个规则还从未被注意到，它可以被看做说明风的一般理论的一把钥匙。它的证明是易于理解的、令人信服的。地球从西向东绕轴自转，因此，地球表面上的任何一个地方离赤道越近，速度也就越快，离赤道越远，速度也就越慢。这样，流向赤道的空气，在中途总是遇到比它自身具有更多自西向东运动的地方。它因此也就在相反的方向上即自东向西地与这些地方对抗，从而也就偏转为这种同侧运动。因为无论是不以同等速度按照同一方向运动的流质存在物之下的地面在移动，还是地面上的这种存在物按照相反方向在移动，都是一回事。与此相反，如果风由赤道吹向极地，那么，它总是要越过地球的那些比风所携带的空气具有较少自西向东运动的地方，因为这空气的速度与它扩张由以出发的地方的速度是相等的。因此，风在它所吹过的地方就会自西向东移开，它向极地的运动就与从西方出发的同侧运动结合在一起了。
为了清楚地说明这一点，我们必须首先看到，如果大气处在均衡中，那么，它的每一部分与该部分处于其上的地球表面区域都具有相等的自西向东的速度，就这个区域来说，它处于静止之中。但是，如果大气圈的一个部分在经线上改变了自己的位置，那么，它就遇到了地面上以比它从自己的出发地所获得的速度或者更大、或者更小的速度自西向东运动的地面位置。这样，它在越过它所吹过的地区时，或是从西向东偏离运动，或是在自东向西的方向上与地球的表面相对抗，在这两种情况下，都形成了具有这种同侧方向的风。这种侧向运动不仅以它运动所经过地方的速度为基础，而且也以它的出发地和目的地的速度差为基础。不过，地球表面上的任何一点，其绕轴自转的速度都是与纬度的余弦成比例的，而地球表面上的两个彼此距离很近（例如1度之差）的地方，其余弦的差别又是与纬度的正弦成比例的。因此，它在从一纬度向另一纬度过渡时，向旁侧移动的速度的因素是处在纬度的正弦和余弦的复合关系之中的，因而在45度时达到极大，但在与45度距离相等时又是同样的。
为了能够对这种同侧运动有一个概念，让我们以从纬度的23.5度吹向赤道的北风为例。如果它是从上述纬度开始的，那么，它的运动就与它所处地面自西向东的运动相等。如果它向昼夜平分圈接近5度，那么，它就遇到了一个更快地在上述方向上运动的地带。现在，人们稍加计算就可以发现，这两个平行圈的速度差为每秒钟45尺。因此，如果空气由23度抵达18度，那么，倘若不是在这5度的全部行程中，地球的自转总是从自己的运动中给流经此处的空气增加点什么，以致这种差别在移动的第5度上远远不会是那么多，它就会给地球在这一地区造成自东向西每秒钟能吹过45尺的反向风。但是，由于总还是必然要剩下一种差别，我们想假定它为在没有这一原因时的差别的1/5。尽管如此，同侧运动还有每秒钟9尺，这就足以使在23度开始的每秒钟18尺[5]的正北风在18度成为东北风。同样，以同等速度从18度到23度的南风，在23度也转化为西南风，因为它以与先前计算的同样量的自西向东的摆动进入到运动较慢的平行圈中。
出自经验的证实
这一证实将附加在以下的几个说明中。
第四个说明
在回归圈之间的整个大洋上占支配地位的普遍的东风，除了从第一个说明和第三个说明的结合中得到解释的原因之外，不能归因于其他任何原因。
把普遍的东风归因于地球自西向东自转时大气圈的滞后，这种见解是自然研究者以充分的理由反驳过的，因为虽然大气圈在最初的自转一开始时有点滞后，但它不久之后就必然以同样的速度向前运动。但是，我通过证明，当空气由较远的平行圈流向赤道时，这一思想是有效的，从而也就以一种更有利、更正确的方式再次提出这一见解。因为在上述情况下，空气无疑与较大的平行圈的运动速度不同，毫无疑问必然有点滞后。如果有新的空气不断地自两边流向赤道的话，那么，由此产生的东风就会持续不停。因为由于地表的继续影响，这种新空气将很快失去这种倾向相反的运动。
自从这第一个原因失去了普遍的认同以来，人们一直认为，回归圈之间普遍的东风是由于这些空气尾随着自东向西的太阳使之变稀薄了的空气运动。如果有了更好的解释，人们肯定不会满足于这种解释。如果空气出自第一个说明的原因向由太阳影响而受热的地方流动，那么，太阳西边的空气肯定会和太阳东边的空气同样这样做。因此，我看不出为什么这整个地区只有东风。但是，如果它是由于前一段时间升温了的空气的变冷而进入其位置的，那么，它必然因此而宁可是自西向东运动，因为位于太阳东边的地方要比离开太阳时间更长的地方变冷得更快，因而也更少弹性。尽管我愿意一切都如同人们要求的那样进行，但是，人们能够以某种理性的方式想象，当太阳在西地平线时，尾随太阳的气流能够跨越180度，即向东2700里之遥，造成一种尾随的气流，这是可能的吗？在如此惊人的距离内，一种如此微不足道的运动不必然消失殆尽吗？然而，在回归圈内的所有部分，在一天的任何时候，风都自东向西运动。尤林先生也支持上述见解。诚然，当他不能证明为什么在太阳的影响肯定还不是微不足道的远离回归圈的地方未察觉到同样的东风时，他有充分的理由。因为事实上，它根本不能从上述原因得到解释。
因此，请你们在这里看一看另一原因，它可以更好地与自然科学最著名的理由相一致。热带和热带附近比其他地方更严酷的热使处于该地带的空气不断地变得稀薄。按照均衡的规律，离赤道较远的较少热一点、因而也较重一点的气带就侵入到它的位置。并且由于该气带是向赤道运动的，按照第三个说明，它的出自北方的方向必然转化为出自东方的同侧运动。因此，赤道两边普遍的东风本来是一种同侧风。但是，在两个半球的东南风和东北风彼此交锋的那条线上，它却必然转变为正东风，离这条线越远，就越偏向极地方向。[6]
出自经验的证实
根据所有一致的观察，在赤道附近，气压计的高度要比温带低1寸。由此不能得出，温带的空气按照均衡规律必然向赤道流动吗？这种运动不能在我们这半球造成热带的持久的北风吗？但为什么它在这条线上越来越转化、并且最终完全成为东风呢？答案在第四个说明的结尾可以找到。但为什么在这里从来不能完全地重建均衡呢？为什么热带的空气总是比温带的空气轻1寸水银柱高呢？始终在这里起作用的炎热使所有的空气都始终不断地扩张和变得稀薄。因此，即使新的空气为建立均衡而流入这一地区，它们也会和先前的空气一样被扩散开。升高了的气柱超出其他气柱的水平面，并在上面朝这边流动。因此，赤道上的空气由于从来不能比温带的空气升得更高，尽管如此却包含着一种比较稀薄的空气，因而总是比温带的空气轻，并对其压力作出让步。
关于大多数情况下支配着处于28度与40度之间区域大洋的西风的说明。
考察本身的正确性由航海家在太平洋、大西洋以及日本海上的经验得到了充分证实。作为原因，除了从前一说明得出的之外，不需要其他基本原理。本来，出自上述理由，这里应当有一种温和的东北风。但是，由于从两半球向赤道积聚的空气不断在那里向外溢出，在我们这个半球的上部向北扩张，并且由于它们来自赤道，从而几乎完全继承了赤道的运动，所以，它们必然以一种自西向东的同侧运动移到较远平行圈的低层空气之上（参见第三个说明）。但是，它们只有在低层空气的相反运动变弱，在它们自己降到下部的时候，才对低层空气产生影响。然而，这必须是在离赤道相当远距离的地方发生的。在那里，盛行的是西风和同侧风。
第五个说明
支配着阿拉伯海、波斯海和印度洋的季风和周期风，可以完全自然地从在第三个说明中证明的规律得到说明。
在这些海洋上，从4月直到9月，都吹着西南风，随后有一段时间无风，从10月到3月又吹着相反的东北风。通过前面的准备，人们一眼就可以看出这里的原因。在3月份，太阳移到我们的北半球，使阿拉伯、波斯、印度斯坦、邻近的半岛以及中国和日本，比处于这些国家和赤道之间的海洋受热更多。这些海洋上的空气受北部空气的这样一种稀薄化的强迫，而向北部扩张。我们知道，从赤道吹向北极的风必然转化到西南方向上去。相反，一旦太阳越过秋分线，南半球的空气变稀薄，空气就从热带的北部南下到赤道。现在，从北部地区匆匆向这条线吹来的风，如果没有外来的干扰，就必然转为东北风。因此，很容易就可以看出，为什么东北风必然取代先前的西南风。
就这些原因共同导致了周期风来说，人们也可以很容易就看出它们的联系。在回归圈附近必然有一块延伸得很远的陆地，它由于太阳的作用比处于它和赤道之间的海洋获得了更多的热量。这样，这些海洋上的空气时而被迫吹过这些地区，形成一种西同侧风，时而又从这些地区扩张到海洋上。
出自经验的证实
在马达加斯加和新荷兰之间的整个大洋上，持续不断地吹着对位于摩羯座回归圈附近的海洋来说自然的东南风。然而，在新荷兰地区，在这块陆地附近的辽阔的海洋上，却可以发现从4月直到10月从东南吹来、在其他月份从西北吹来的周期风。因为在后几个月份里，澳洲各地区（关于这些地区，我们只认识新荷兰的海岸）是夏季。太阳在这里使这一地带受热远远多于邻近的海洋，迫使空气从赤道地区吹向南极。按照在第三个说明中所说的，这必然导致一种西北风。在从4月到10月这几个月份里，太阳是在北半球上空。在这种情况下，南方的空气又回到赤道，涌入空气稀薄的地区，造成了相反的东南风。毫不奇怪，大多数自然科学家都不能说明风在南大洋的上述部分的周期性变化，因为他们不知道我们在第三个说明中所阐述的规律。如果人们把这一认识运用于发现新大陆，它可能是非常有用的。如果一个航海家在南半球离回归圈不远的地方，在太阳已越过回归圈的时间里，遇到了持续不断的西北风，那么，这对他来说可能是一个几乎可靠的标志，即在南方必然有一块辽阔的陆地，太阳的炎热迫使赤道上的空气吹过这块陆地，造成了偏西的北风。根据现在所知，新荷兰地区使人们在极大程度上猜测那里有一个辽阔的澳洲。航行于太平洋上的那些人，不可能访遍南半球的所有地区，以便在那里探查出新的陆地。他们需要一个使他们能够判断在哪一面将有可能找到新的陆地的指南。他们在那里的辽阔海洋上于夏季可能遇到的西北风，就可以为他们提供这一指南，因为西北风是南方有一块不远的陆地的标志。
结束语
如果人们经过以上的说明的准备，来观察可以找到所有海洋持续不断的或者周期性的风的地图，那么，这是一种不小的娱乐的源泉。因为人们可以借助运用陆地的海岸使它们附近的风的方向与它们平行这个规则，说明一切风的理由。一段时间吹过一个地区、之后又被相反方向的风取代的周期风的中间时期，即这种交替的中间时期，可以说为无风、雨、暴风雨和突如其来的飓风所搅扰。因为这时在空气上层已为相反的风所支配，而先前的风在空气下层还没有完全减退。由于二者相互交锋，它们最终保持在均衡中，使它们带来的云雾变浓，造成所有上述变化。人们差不多也可以把这假定为一个普遍的规则，即暴风雨是由彼此冲突的风共同造成的。因为人们通常都注意到，在暴雨之后风向就变了。既然这种相反的风确实早在暴风雨之前就可以在空气上层觉察到，它也就是构成气候元素，并把雨云带到地平线上的那种风。因为人们通常都会发现，暴风雨是迎着下层的风产生的，暴雨是在风保持均衡的时候产生的，而在暴雨之后相反的风占了优势。经常在气压高的时候，例如在去年的夏季，我们所觉察到的那种连绵不断的雨，极有可能归因于这样在两个层次上彼此交锋的气流。人们可以借助第三个说明的规则，完全地解释马里奥特[7]的说明，即在黎明开始从北方吹起的风，大约在14天之内穿越整个罗盘仪，依次最初到东北，然后到东方，然后到东南，等等；风绝不能以相反的方向完成这整个循环。因为东风自然地转为东北风。如果与东北风所吹向地区的均衡已经建立起来，那么，东北风就会由于该气区的抵抗而成为正东风。然后，由于压缩在南方的空气又向北方扩张，这与东风相结合造成了向东南的偏移。这种偏移又由于在第三个说明中提到的原因而首先成为南风，然后成为西南风，然后由于北方已经建立起来均衡的空气而成为西风，然后又由于与重新扩张的北方空气的结合而成为西北风，最终成为正北风。[8]
我为这一简短的考察所规定的篇幅限制了对它的进一步阐述。我就此结束这一考察，谨向赏光对我这微不足道的报告寄予一些信任的先生们透露，我打算根据D.埃贝哈德先生的《自然学说的最基本根据》来阐明自然科学。我的意图是不放过任何能够促进对古代和现代的重要发现有一种基本认识的东西，尤其是现代通过成功地运用几何学而相对于古代所获得的以清晰完备的实例进行证明的无限优势。我继续在数学中提供引导，借助阐明迈耶尔的理性学说来展示哲学的数学概念。我将根据鲍姆嘉登教授先生的专业手册来讲授形而上学。这部手册是所有同类手册中最有用、最周密的一部。假如我不是过分自夸的话，似乎笼罩着它的那种晦涩的困难，将通过认真的讲授和详细的文字说明来消除。我认为，不是容易，而是有用，才必然地规定着一个事物的价值，就像一位思想深刻的作家所说的那样，稻草可以毫不费力地在水面上捞到，但谁要想寻找珍珠，就必须下到深水中，这是完全无可置疑的。
原文收入李秋零主编《康德著作全集》第1卷，作于1756年。
注释：
[1]康德在这里大概想的是一个充满了气的正六面体（或者平行六角体），其底面是一个面积为4平方里的正方形。人们如果距离这个正六面体的表面1里，则就处在一个具有2倍边棱的正六面体的表面上，因而就有8倍的空间体积。而如果前一个正六面体的体积扩展1/10。那么，这个被扩展的体积就只构成后一个正六面体的1/80。——科学院版编者注
[2]参见《康德全集》，第I卷，444页注。《自然地理学》被附上一个附录于1712年由詹姆士·尤林（伦敦医生，1684—1750）重新出版。——科学院版编者注
[3]参见穆森布罗克：《物理学随笔》，伦敦，1739。——科学院版编者注
[4]卡姆普辛风（Campsin，也叫Chamsin或者Kamsin）是一种在埃及从西南吹来的热的荒漠风，它在继春天的昼夜相等之后的50天里出现。——科学院版编者注
[5]北风的速度在这个例子中必须改每秒18尺为每秒9尺，以便在纬度18度产生一种东北风。如果是18尺的速度，产生的运动就会是一种东北北的运动，人们在这种情况下就必须假定，风在其75里的路途上恰恰损失它的一半速度，但康德未提这一点。——科学院版编者注
[6]这是对在这个热带吹的信风之原因的一种简短但却相当直观的解释，当然，这种解释以同样的方式已经在康德之前由乔治·哈德利在其作品《普遍的信风的原因》中（载《哲学学报》，58页，1735）给出过。至于康德对哈德利的这部作品一无所知，这得自康德的一些遗留下来的书页（《康德关于自然地理学的讲演的补遗》，IV，Th.林克编），其中康德引用了过去对信风的解释，但却没有提到与他自己一致的哈德利的解释。——科学院版编者注
[7]参见马里奥特：《空气的本性》，载《马里奥特全集》，第I卷，160和161页，莱顿，1717。与此相关的一段话在那里原文是：“当北风和东北风停息时，东风就接着盛行，继而是南风和东南风”，稍后是“在温带地区，尤其是在法国，南风和西南风通常接替东风”和“在法国，风的方向通常从东吹向南，从西南吹向西、向北和西北，很少完全是相反的方向”。
在马里奥特之前，风的这种旋转法则已经由维鲁兰姆的培根在其《风的自然的历史和试验的历史》（莱顿，1628）中表述过，参见《弗兰西斯·培根著作集》，第V卷，173页，伦敦，1857—1859：“连续的风1：如果这种风随着太阳运动，即如果它从东至南、从南至西、从西至北、从北到东运动，那么一般来说它是不会转回去。或者，即便它倒转回去，也只是暂时的。但是如果它与太阳的运动相悖，即如果它从东向北、从北向西、从西向南、从南再到东，那么通常在它完成这一圈之前，它至少会回到它的前一个四分之一区域。”——科学院版编者注
[8]在这个地方，康德为马里奥特的经常被称之为多夫法则的风的旋转法则给出了一个与多夫按照自己的意见第一个在其作品《论地球自转对干扰自己的大气层的影响》（载波根多夫的《编年史》，第36卷，321~351页）给出的解释完全相似的解释。在多夫首先以与康德完全相同的方式阐释了地球自转对风的作用之后，他在322页说：“由此得出：在北半球，作为北风形成的风在逐渐地转移时经东北风越来越过渡为东风”；然后在323页说：“在北半球，一种开始时的南风通过一种在东、东南、南的旋转而排挤或多或少变东的极地气流”；最后，325页说：“因此，从已考察的现象的总体得出：在北半球，如果极地气流和赤道气流相互交替，风在中央就在南、西、北、东、南的意义上通过风图旋转”，等等。——科学院版编者注