这个奇怪的玻璃瓶，能预测天气？

最近，一种叫做“天气瓶”的小玩意儿又在网络上流行起来。网上的介绍说，这种装在玻璃瓶里的透明溶液会随着天气的变化长出各种漂亮的结晶，从结晶的形态还能看出是否要阴天下雨。这个小瓶子真有反映天气的神奇功能吗？

一个典型的天气瓶（风暴瓶）。图片来源：getdatgadget.com

天气瓶是什么？

 

大约在18世纪末期，一种被叫做“风暴瓶”的天气预报器出现了，随后在19世纪还得到了不少科学界人士的改进。在风暴瓶的“研发史”上，最值得一提的人物是菲茨罗伊船长，正是他指挥的三桅帆船“小猎犬号”带着达尔文进行了那次著名的环球考察。而少有人知的是，菲茨罗伊船长还是一位气象学家，他进行了很多天气预报和监测工作。

 

菲茨罗伊也确定了风暴瓶的基本配方：蒸馏水、乙醇、樟脑、硝酸钾与氯化铵，并将它用在了小猎犬号的航行当中。

 

根据当时的记载，人们相信这种配方的风暴瓶可以预测晴天、多云、风暴、大雾以及下雪等多种天气状况。据说判断天气的方法也非常简单：如果瓶中清澈，那就会是晴天；如果呈现云状，那就代表多云；倘若云状液体还拖着星状分布的沉淀，那就是风暴要来了。

 

结晶能反映天气吗？

 

同一瓶溶液，为什么会出现不同的结晶形态？

 

晶体生长受很多细节因素影响。一般来说，分析晶体生长的情况，主要需要考虑溶质自身的特性、溶液体系、溶质浓度、温度以及温变速率等参数，实验室里长晶体（注：长zhang，培养晶体）通常也都是从这些参数着手，添加不良溶剂、挥发、降温、控制晶核都是常见的方法；有时候，电场、磁场、加压等方式也会用于调整晶体生长。但即便如此，还是会出现很多意外，比如一粒肉眼看不见的PM2.5灰尘掉落到过饱和溶液里，这个突然出现的晶核就可能立即打乱之前的所有工作。

 

具体到天气瓶来说，到底有哪些因素影响着它的结晶呢？日本科学家长岛和茂带领的研究团队曾专门进行实验，对天气瓶的结晶条件和结晶成分进行了验证。X射线衍射结果显示，天气瓶中美丽的结晶就是樟脑晶体，氯化铵与硝酸钾在这个体系中并不会发生结晶，但它们的存在有助于形成晶核。实验还发现，环境电场、磁场、湿度、气压这些因素对瓶中晶体的生长都没有影响，真正造成影响的主要因素就是环境温度以及温度变化的速率。

天气瓶溶液中的结晶形态。图片来源：Journal of Crystal Growth, 2015, 310: 2668.