一、大气的温度
诸位听众：我此次演讲题目是“气象浅说”，分为四次讲演，今天是第一讲，关于大气的温度。天气这个题目，是人们天天所谈到的，照理想应该天气知识是很普遍，但实际很少人能了解它。我们把天气分析起来，最重要的两件事：一是晴雨，一是寒温，而其中寒温从一般人观察，似乎更值得注意。常听人说今年的春天，比往常来得凉爽，恐怕夏天一定要比往年为热了。从普通见解，好像冷热就可以代表天气的一切。天气的所以忽冷忽热，看起来似乎简单，但细辨其理倒是极为复杂，值得作一番解说。大气温度，就是说空气的冷或热，一般人总以为由于太阳光。太阳光强可使空气热，若是太阳光弱或是没有太阳就可使空气冷。从气象学上看来，此种观念是似是而非的，因为太阳光本身不能使空气热。诸位听无线电，知道无线电是一种波浪，一种磁电的波浪，太阳光也是一种磁电波浪。同为波浪，可作比较。二种波浪不同的地方，是在波浪的长短和波长的纯粹与复杂。普通无线电波长自几公尺起至万公尺以上，太阳光波则甚短，不及一公尺百万分之一（一公尺一百万分之一称之为微）。无线电所发波浪的长短是很一致的，譬如中央广播电台的播音是四百五十公尺，所发的电波，虽略有参差，但多在此波长左右。太阳也是一座广播电台，可是所发的波浪长短不一，自三四个微到十分之一微。无线电台所发的波浪，在收报机收到以后，就变成了声音，太阳所发的波浪到了地球和旁的行星上面就成了热，太阳系中八大行星和小行星、卫星等，都是太阳的收报机。无线电收报机必须配好波长始能收音，所以收音机有长波及短波之区别。太阳光的收报机也须得配合波长，然后始能得热。太阳光经过空气，空气虽可以接收，但是因波长不合，不能受热；到了地面上，大陆的岩石和海洋的水面，因为波长配好，结果阳光一到，大地回春，就变了热。大陆和海洋受了阳光以后，自身也成了一座发报机，再广播出来。普通温度愈高，广播的波长愈短，地面温度较太阳低，所以辐射的光波较长，从一微至七十微。空气中的水汽好像一座长波收报机，对于太阳的短波是无法接收，但对于地面的长波是能接收的。空中水汽吸收地面的辐射，方能使温度增高，所以空气温度的热源是直接来自地面，而非来自太阳。
我们知道了空气温度增高的原因，才能解释大气中温度的分配。凡是距离地面愈高，则温度愈低。上层空气寒冷的概念，中国从前诗人已经知道，苏东坡中秋月词句有“我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒”。这种揣度，或由于盛夏时见高山积雪，如四川大雪山，山顶积雪，终年不消，因而诗人兴起琼楼玉宇之想象。近来各处人士在夏季上庐山、鸡公山、莫干山登高避暑，更足证明高空之寒冷。普通升高一千公尺，温度降低五摄氏度或六摄氏度，这种事实，经气球和飞机的探测已可无疑问了。温度向上递减，以寻常观念想象，似是值得惊奇的一桩事，因为距离地面愈高，愈接近太阳，而上层空气温度反而减低，岂不与意料相反吗。关于这一点，我们只要知道空气温度不是直接受太阳的影响，而是直接受地面辐射的影响，这一个疑问便可迎刃而解。空气所得的热，全靠地面所给的辐射，这辐射为空中水汽所吸收，再转输给空气旁的部分。空气离地面愈远，所受到地面的辐射量愈少，所以温度亦愈低。地面在日中，一方接受太阳光，一方发散辐射，若是所受到的太阳光比辐射多，地面温度就渐渐增高，它所发散的辐射热也渐渐加多，而附近地面空气的温度也随之而高。到日落西山后，地面只有辐射而无收热，这时热量已是出超，温度降低，辐射也减少，附近地面空气温度亦因此降下。此种日热夜凉的现象，只限于附近地面一二千公尺的空气有之；再向上面的空气温度就是日夜完全相等，山顶和高原因为受地面的影响，这又当作别论。
假使我们乘了气球上升天空，便知道空气向上加冷，是有止境的。到了一定限度，就是同温层，温度向上递减的现象即就停止。同温层的高度，各处不同，冬夏也不同。在南京夏季同温层在十六公里，冬季不过十二三公里；在赤道上平均离地面十八公里，至两极不过七八公里。同温层高度愈高，温度愈低。因此发现世界上最冷的空气，乃在全球温度最高的地方，就是在赤道上。在同一地方，最冷的空气，要到最热的时候才能发现。在夏季，南京高空温度由气球上升测得在零下七十八摄氏度，是一年中最冷的气温。
这种现象，是由于对流所造成的。所谓对流，就是空中冷空气因沉重而向下降，热空气因轻浮而向上升所造成的流动。凡是物质，热轻而冷重。空气的炎热是由于受了地面辐射，所以加热是从地面起。譬如水锅煮水，火在锅底，面部冷水向下沉，锅底热水向上升，接近地面空气也是如此。这对流力量所造成的空气层，就称作对流层。夏天和赤道上热力强，对流盛大，所以对流层也高，而冬季和两极热力弱，对流小，对流层也比较低。
地面空气可分二层，接近地面的为对流层，对流层上就是同温层，这层温度差不多上下相等，因为这层内空气所受地面辐射和一天所损失的热量，适得平衡。同温层到了二十至二十五公里便止，更上则温度反而增加，这一点可由气球所带仪器之记录上推算出来。南京过去所放测空气球之记录在十八公里以上，温度统渐渐上升，旁处地方也有同样现象。据气象学家推算，到六十公里，空中温度又和地面相等。距地面五六十公里温度甚高，尚可用另一方法来证明。在一地放炮时，炮声可达二三十公里之遥，再远就听不见，但至七八十公里处，炮声又极清晰。这种特殊情形，在欧战时始逐渐证实。因声浪扩散途径，极受空气温度的影响，温度若向上低减，则声浪即向天空弯曲；但若向上增加，则声浪又折向地面。因此炮声在二十公里以下，就渐渐曲向天空，人们就不能听得，等到了三十至五十公里处，温度骤增，声浪又折回地面，所以离放炮地七十至八十公里处，又可听得炮声。离地面二十五公里以上温度之所以升高，是由于空中的臭氧，大多集中于二十五公里左右。这臭氧能吸收太阳光中的紫外光线，紫外光线虽在太阳光谱中不能算最重要，但太阳光的热力百分之四至百分之六就在二十五至五十公里高空为臭氧所吸收，此层空气温度因之加高。这层空气在同温层之上，名为臭氧层。
最后关于气温的分配尚有应加以解释的一点，就是空气最热时，不是在太阳或地面辐射最大的时候，最冷时亦不是在太阳或地面辐射最少的时候。譬如一天中太阳和地面辐射最大是在中午，而空气温度最高是在下午二三时左右。一年中太阳和地面辐射最少时在冬至，而最冷是在大寒，大寒离冬至相差一月之久。这是因为冷热是比较的，只要空气中所吸收的热量比放射的热量多，温度仍是增进的。如房中火炉，初生时全炉皆红，在火炉本身此时最热，但因房中寒气未除，温度并不觉高。等到火炉将熄时，炉火温度已低，但房中温度反觉比初生火炉时为暖。这理由正和一天中温度最高不在中午是一样的。当午后二三时，日虽过午，空气所吸收的热量尚比放射量多，所以温度继续增进。一年中亦如此，冬至时日光辐射最少，过了冬至，地面所发散热量仍比吸收的少，故温度继续降低，俟大寒左右，吸收与发散足以相抵，气温始渐上升。
二、水汽的变化
空中的水汽除能吸收热力以外，还有一种能力为旁的气体所没有的，就是能变成流质或凝为固体。有时能化成很美丽的云霞，有时更能下倾盆的大雨，天冷时可在窗上结成花一般的霜，或则降下许多雪片使整个世界变成了琼楼玉宇。若是地球上没有水汽，便要永久大旱，不见云霓，动植物和人类均不能生存。
大气好像一座引擎，而太阳和水汽却是这引擎的原动力。太阳从海洋摄取水汽，腾入高空，变为云雾，下降成雨雪，流入江河，朝宗归海，这样循环不已。据地质学家观察，可以使高山削为平地，沧海变成桑田。这引擎的动作好像一座蒸汽机，看来很简单，但是有一点应该加以解释的，就是太阳如何能使海洋所蒸发的水汽腾空到数千公尺之高。当我们在锅内煮水的时候，水的温度渐渐增高，等到水沸以后，水只在锅内沸腾，温度就停在一百摄氏度，不再增高。锅内的水就慢慢地减少，蒸成云雾。此时所用热力并未消失，是用来拆散水分子间的结合力，而使成分为水汽。水汽凝结成水点时，则以前所费的热力，仍旧能恢复，这热力名为潜热。当太阳照到地面或洋面的时候，大陆或海洋把空气蒸热，此团空气因为比附近的空气温度高，便要浮起来，空气向上升则压力减少，体积膨胀起来。凡是气体膨胀，温度降低，反之，若受压缩则温度增加。譬如骑脚踏车的拿橡皮车胎来打气，车胎一定发热，这就是因为受压缩的缘故。若是车胎里的气泄出来，手触着了就觉得冷，也就是因为气体膨胀的缘故。依照气象学家的推算，干燥空气向上升，气温低降极快，每上升一千公尺，低减十度。上面讲过自然大气中温度的分布，每向上升一千公尺，温度低减六度。所以在地面受了热的干空气，若是上升膨胀而变冷，温度降低很快，不久就和四周空气一样热，就停止上升。潮湿空气可就不同了，一旦变冷，水汽就要凝结，潜热放出来可以使空气加热，干燥空气上升一千公尺减少十度，而潮湿空气因有放出来的潜热，只减少五六度，所以潮湿空气上升，往往一发不可复止，就升腾到很高的高度，成为云雾和雨露。一辆汽车所用的原动力是汽油，把汽油变成了气，能力就产生了；潮湿空气的原动力是水汽，把水汽凝成了水，能力也就产生了。
空中的水汽，还有一点是不守普通气体的规则的。读过化学的，知道有所谓道尔顿定律，说空中各类气体的存在是不受旁的气体的约束或是排挤。譬如一平方英尺地面上有一吨重的空气，里面有四百磅的氧和一千六百磅的氮。若是地面上没有氮，一平方英尺上的氧，还只是四百磅，反之若是地面上只有氧而无氮，则加氮以后每平方英尺上的氧还是四百磅，并不因而减少。水汽可就不同了。水汽到了空中就能排挤旁的气体。水汽和空气的重量是六十四与一百之比，因此潮湿空气要比干燥空气来得轻。
空中吸收水汽有一定限量，达到了限量就再不吸收，这限量叫饱和点。空中能吸收水汽容量的多少，要看温度的高低和原来空中已有水汽之多少。在冰点的时候，一磅重的干空气可以吸收十六分之一盎司的水汽；到五十华氏度，吸收量就加一倍；到七十度加两倍；到一百一十度就可达到一盎司了。夏天的时候，空中水汽量比冬天大得多。在南京夏天下雷雨，一二小时以内，能下一英寸的雨，这是常有的事。一英寸的雨水量就很可观，单以南京城而论，一英寸的雨，全城就有一百四十万吨，或是二千二百万担的水，这不是可惊的数目吗？
空中的水汽是无形无色的，一经凝结就变成了有形有色的云。云这东西变幻莫测，所以古人有白云苍狗之说。白居易在杭州万松林曾作了一首浣云诗：“白云本无心，舒养能自洁，预落一鉴空，可浣不可涅，鸢飞鱼跃间，上下俱澄澈。”照现在眼光看起来，白云虽无心，但是白云当中每个微细的水点，非有一颗心核是不能凝结的。因空中水汽到了饱和点，必得凝结在一颗心核上。这心核在城邑中是细微的煤灰，在海面上是盐粒，在乡村中是花粉，就是空中的离子，也可当作心核。至于较大的沙粒，倒反不适于作心核，因它根本没有吸收水汽的能力。南京近五年来，人口增加了一倍，人烟多，煤气亦多，所以光只近三年来，南京微尘的数目就增进了一倍。城市中煤灰一多，水汽凝结在上面就成了雾，欧、美大城市之雾，是很大一个问题。譬如伦敦一年中九十多天有雾，雾重时数十码以外不辨人物，这可见心核对于云雾的重要。说白云本无心，其实白云不但有心，而且每一块白云有千万万颗的心。中国古代还有一种误解，以为云是浮在空中的，好像和气球一样，所以有浮云之称，像杜甫诗“天上浮云如白衣”。实际云点并不如气球一样，它较空气为重，一直在空中下降。云点极微小，每小时只能下降五十公尺。唯其下降这样迟缓，空中只要略有上升的气流，就把它顶住不得下来。民国二十三年的夏季这么大旱，空中仍是天天有云，这表示空中并非没有水汽，而是因云点过小，对流太强，不能下降成雨的缘故。
云雾的成因不外乎三种，一是因两种潮湿不同的空气混合起来，可以变成云雾，如长江口岸在春季三四月的时候从海洋上吹来的海洋气流，温度低而湿气重，一到大陆和原来气流相遇就可凝成云雾。二是温暖的空气，遇到了寒冷的地面或是海洋，如南京冬季早晨多雾，就是因为晚上地面辐射甚多，温度降低，空气遇到地面就达饱和点而成雾。在山谷中，晚上更容易成雾，因冷空气统从山腰山坡流到山谷中的缘故。在海洋上有寒流的部分，如大西洋纽芬兰岛附近更是以雾著名。第三种原因是因为空气吹向高山，向上升而膨胀，因此凝结成为云雾。凡是高山如庐山、黄山统是多云。四川地面较高，从太平洋吹向长江流域的空气，到了四川西部便凝成云，这是四川多云的缘故，因多云雾，少见日光，甚至有“蜀犬吠日”之谚。
三、雨雪和雷电
云为无数水点所组成，这许多云点之所以浮在空中，乃是因为它微小的缘故，云点平均直径不过一英寸的八万分之一，下降甚慢。云点在空中若是不慢慢地被蒸发掉，就有合并的可能，云点变大，下降就快，就可变成雨。在江浙一带梅雨时期所下的毛毛雨，雨点直径平均为一英寸八千分之一，下降速度每秒二英尺又四分之一；下雷雨时，雨点很大，直径可达一英寸十六分之一，下降速度可达每秒十七呎。更大的雨点不能存在于空中，因为被风一吹，就有飞溅成几颗小雨点的趋势。
当水汽凝结的时候，若是空中温度已到了冰点就成雪。雪花是六角形的，古人有“雪花六出”之话，很有几位气象学家费了毕生之力，用显微镜来研究雪花，因雪花的结构是空中极玄妙的一个问题，世界所有雪花，虽都是六角形，但没有两片雪花是同样的。雪花照相在我国北方天冷的地方并不是很难的问题，把一块黑布，于下雪的时候放在天空里，用显微照相镜头就可照出来，诸位有暇的时候，很可以试一试。
《诗经》里有一句话叫“相彼雨雪，先集唯霰”。有人以为霰是雪片下降时，中途溶解而凝成的，这是错误的见解。霰是雨点所结成，因其中有空气，所以作白色。雹和霰相似，但比霰为大，把一粒雹子切开，可以看到雹的内部分为好几层，最内部是一粒白色的冰，形状和霰一样，外面包以透明的冰，再外又有白色的冰，互相间隔的包围。从雹子的结构，我们可以知道其成功的步骤。当潮湿空气上升的时候，其中水汽就结为云点，扩大而为雨点。但若再向上升，到了零度以后，这雨点就变成了冰粒，重量一大就下降，遇到雨点就成为白色的冰，因为其中有空气的缘故。若再下降，温度就到了冰点以上，但雹子本身的温度在冰点以下，空中水汽遇到雹子上就结上一层透明的冰。倘若此时地面上升的对流势力强盛，就可以把这雹子推上去，到了温度在冰点以下的地方，再去结一层白色的冰，等到分量重大，又复下降，再结一层透明的冰，如是往来数次，就可使雹子变成包心菜似的，可到鸡蛋那么大，对流势力再不能支持，便骤然下降。冰雹在中国西北部甘肃一带，是常有的，从民国二十一年至二十四年，兰州降了八次的雹，临洮降了九次，定西降了十次。甘肃雨量虽少，雹的次数颇多，往往酿成灾害。雹和霰的时季不同，霰多在冬季，雹则尽在春夏二季，当空中对流最盛的时候。
冰雹和雷雨是时常相辅而行的。因雷雨也是由于对流强盛而成的。地球好像是一座高压蓄电池，从天空继续有一千安培的电流流向地面，但是地面很大，所以每三十平方英里的面积上也不过能得五个毫安培的电，空气电阻力极大，若要通过五个毫安培的电流从一码高的地方到地面，就要一百伏特的电压，这是平常地面上的情形。没有云雾时，空中常有尘埃上下，即有电流流通，空中的电压不至于十分高，有雾时，空中离子多变为雾点，行动迟缓，电压便可增进到每码二千伏特。要下雷雨时，两块云中间的电压可以到一千万伏特，云与地面间的电压更可到几万万伏特。在这样大的电压之下，空气就能传电，可以破除空气之电阻而成电闪，以前所有的电压瞬息间即归消灭了。
这电闪为什么能发光有色，甚至于有时可以发生雷殛呢？上面讲过无论是无线电波、太阳光波，均是一种磁电波，不过是波长不同就是了。换言之，即是电子的震动次数不同。中央广播电台广播的时候，天线中的电子每秒钟要震动六十多万次；太阳的光波比较短，震动次数更多，像眼睛所看见的红色光线，电子震动每秒要到四百万万万次（4×1014），蓝色光还要加一倍，唯其震动次数多，所以能发光。要使原子或分子发光，最妙方法莫如将一粒电子迅速地击射到原子或分子上，雷闪就是这样成功的。当空中电压极大的时候，忽然一粒电子射过，打在氧或氮的原子上，就将这原子打破，原子中的电子跑出来，又击射到了旁的氧或氮的原子上去，如此继续不绝地射击，就成了电闪。电子和原子击撞，发出极大的热力，使空气膨胀，结果发出声浪就是雷。平均电闪的长度是半英里，因为光行很速，电闪一刹那即过去。雷是声浪，其速率每秒不过一千零五十英尺，所以发生电闪的地方近，雷的声传来得快，电闪发生较远的地方，雷声传来得慢。雷声传递到吾人耳鼓既有先后之别，因此雷声比较能持续到相当时间，在山谷中又加上回音，雷声可以震动到半分钟之久。电闪不但能发光有色，而且也可广播无线电，我们收无线电时候，常可以听到有天电，很远的地方的电闪，如南洋马尼拉或爪哇有雷雨，我们在南京的收音器也可以接到。
电光和雷声速度不同，电光的速度是每秒十八万六千英里，而雷声每秒只一千零五十英尺，光的速度要快得多。闪电发生以后，光可瞬息即达，几乎不需时间，而声浪则需相当的时间始可达到。我们要估计电闪离开我们的远近，就可以将电闪和雷声到达相距的时间来计算。假定电闪一到立刻雷响，这电闪就在我们住屋的四周。若是二者相距五秒钟，那电闪就在一英里以外，若相差十秒钟，就在二英里以外，以此类推。
许多人对于电闪毕生存着一种恐怖的心理，其实坐汽车要比在雷雨中危险得多。美国一年中汽车撞死的有一万多人，但被雷打死的不过一百多人。可是我们坐上汽车毫不觉危险，在雷声隆隆中总觉有岌岌可危的恐怖，这完全由于心理上的作用。遭雷殛毙，报上亦常可见到。据英国自民国十年到民国二十二年的统计，每年在英伦三岛上遭雷殛的，平均十人，九男一女，这并不是雷公特别爱护女人，实是男子在户外的多，尤其是在雨天比女子多的缘故。在民国二十三年上海各报所载被雷击毙的人有十五人，其中男十女五，室内者二人，室外者十三人。普通尤以农民为多，因中国女子亦常在田间工作，所以女子被雷殛的数目就比英国为大。
雷雨时候最危险是在大树下避雨，因雷雨时空中电压极高，空中如有导体，雷便乘隙而下。如金银铜铁都是善良的导体，电流经过善良导体可以不发热，三分之一英寸直径的铜丝，可以传导任何大力的电而不发热，所以房子上安装避雷针就用铜丝，使高量的电可以由铜丝传到地面去。树木是个不良导体，电若由树的中心下降，便把树木烧焦或是破坏，若是由树的外部下来，它周围的东西都可以触电。在平旷的田野，一个牧童骑在牛背上，亦是一个很好的导电目标。凡遇雷雨最好的办法是留在屋内，虽是在屋内的人也有被雷殛的，但机会要比户外少得多。在屋内须关窗户，一把洋刀在桌上，就可把户外的电闪由所开的窗户引入屋内。无线电收音器切莫忘记了装一根地线，深入地内潮湿的地方，不然很可以作闪电的导火线，在户外有雷雨的时候，收音器以不用为是。很高的房子或是在高山顶上的建筑，是电闪很好的目标，应该装有避雷针。英国各地近来被雷击的人慢慢地减少，从一八九七至一九〇七每年尚有十八人，而近年不过十人，未始非教育的普及和装避雷针的效力。
雷雨既是对流成功的，热天对流极盛，所以一年中以四月到九月为雷雨时期。江浙一带尤以七八月为最多，平均每年有二十个至三十个。广东二三月间亦有雷雨，每年达四十个。北方因为温度较低，所以雷雨也较少。
四、天空的颜色和天气的预告
从雷雨我们就想到美丽的虹，《诗经》里说：“蝃蝀在东，崇朝其雨”，意思就说若东方见虹，立刻就要下雨。实际我们见到虹的时候，天空中已在下雨，因为虹是由于太阳光照射到雨点上，由雨点反射到我们的眼帘而成的。黄昏的时候，日落西山，我们向东看，对了雨点，就见虹，这雨点或是离开我们不过几十码之遥，或许在几里以外。太阳光经过雨点，各色光波就因折光而分散，所以虹的颜色，便成了五色缤纷。虹作弧形，红色在外，向内有橙、黄、绿、紫等色。弧的直径普通是四十一度，我们若是由太阳经我们的视点到地平线下作一根直线，这虹的圆心就在这引长的线上，虹的中心在地平下，所以普通的我们所看到的不过一个小半圆。虹的颜色，捉摸不定，时常更变，由于空中雨点大小，常有更变。雨点直径若是在一英寸的二十五分之一即是一毫米以上，那红、黄、蓝、绿各色俱全，雨点直径在一毫米以下，就不见红色，若在十分之一毫米，则虹即无光彩而作白色了。
在峨眉山上，时常可以见到一般善男信女所称之佛光，这佛光不是别的，就是虹。早上或傍晚，太阳离开地平线还不远的时候，我们若是背着太阳，前面见到云或雨，就可以发现佛光。普通的虹，只能见到一个小半圈，在山顶上，立足点既高，整个圆圈都显露出来。雨点大就有红、黄、蓝、绿诸色，雨点小仅有白色的圈。圈的中间发现一个庞大的佛首，这佛首不是别的，那是立在山上人们头部的影子。无怪乎迷信的人，就以为如来佛现身了。在德国的布罗肯山山上，常发现这佛光，所以这现象的名称是“山妖”。南京气象研究所，曾于民国二十二年至二十三年在峨眉山设了气象台，一年中发现佛光至七十余次之多。凡是高山如泰山、庐山、黄山统可以见到佛光的。
和虹相类的现象在天空中还有晕。虹是由于雨点成功，而晕是由于云点成功的。晕有大小两种，小的半径不过五度至十度，而大的半径为二十二度或四十六度，都以太阳或月亮为中心。量晕的直径，有一个简单的方法。若将臂膀伸直，手上拿一根线或绳，吊上一粒石子，将线旋转，使石旋成圆形。若是绳的长是九英寸半，这石子所绕的圈投射到天空，便是和二十二度的晕一样大小；若是绳子的长是二十五英寸，这石子所绕的圈是和四十六度的晕一样大小。这两种大的晕是由于高云所成，云中的水点已结成冰。小的晕又名光环，是低云所成。古人有“月晕而风”之语，晕无论大小，都是为风暴将临的预兆。太阳旁的晕，不但比月晕为多，而且颜色亦更美丽，不过因阳光刺目，普通人不注意就罢了。晕也有红、黄、青、绿各色，大的晕青色在外，红色在内，小的晕则相反。
天空的颜色，可以一个简单成语概括起来，就是“青天白日满地红”。但为什么天是青的，太阳是白的，向晚或是黎明的时候满地见红光呢？太阳光各色俱全，因此发白，这是容易解释的。但天为什么作青色？吃纸烟的人，晓得将纸烟点着烧起来，有一缕烟冉冉上升，这时候烟作蓝色的，等到把烟吸进口里，重又喷出，便作白色了。原因是烟里面尘埃非常细小，空中光线蓝色光波最短，最容易被尘埃反射，未经吸过的烟，颗粒既小，只能反射蓝光，所以作蓝色。等到烟经口鼻再喷出来的时候，加上水汽，成了雾点，颗粒已大，各种光波都被反射，便成白色了。天空之所以青也是同一原因。到了天边和地平接近的地方，沙尘充斥，天就作鱼白色，和天顶的蔚蓝色迥不相同。黎明旭日东升的时候，或是傍晚日落西山的时候，太阳总作红色，照到天边的云霞，也作灿烂之色，这是因为青、黄诸色光线，都被空中尘埃所反射，只留了红光能射到我们眼帘的缘故。
记得《列子》里边有一段糟蹋孔夫子的话，说道两个小儿相争论，要请孔子去解决，一个说太阳日中热，早晚凉，所以太阳日中比早晚近。一个说太阳看起来早晚大，日中小，所以早晚近而日中远。孔子就没法解决。这问题到近百年来才有圆满的答复。太阳、月亮在天边之所以比天顶之觉得大，完全是我们视官感觉上一种错误，因为天空的形象不是一个半圆形，而好像一个镬子俯伏于地上的样子，从观察者到天顶好像还没有到天边那样远。因为从立足点到天顶的半径好像短，而到天边的半径好像长，所比同一度数的弧在天边要比在天顶长，因此月亮和太阳在眼膜中，虽是天顶和天边应占同一弧度，可是在天边就觉比较大。这不但太阳和月亮是如此，凡各种物事都是在天边时比天顶同一距离时感觉要大得多。
从日月云霞的颜色，往往可以预告未来的天气。宋范石湖诗“朝霞不出门，暮霞行千里”这句话，欧美不约而同也有的，英文叫“朝霞红时舟子愁，晚霞红时舟子喜”（Sky red in morning is a sailor's warning，sky red at night is the sailor's delight），这谣谚是很可靠的。为什么同一现象早晚得到不同的结果？从气象学上可以这样解释，在日中的时候，对流很盛，空中湿气易于凝结成云，到太阳落山的时候，若是空中湿气很重，云层一定很厚，不能见霞。晚上见霞，乃是空中湿气不多的表现，所以主晴。晚上地面因辐射而冷却，不应有对流，但能成雾，雾是不会有色彩的。若是早上有霞，那就表示晚间发生对流，是将下雨的征象了。
云的高低、方向和厚薄都可以为天气晴雨的预兆。在范石湖的《吴船录》内有“庐山戴帽，平地安灶。庐山紧腰，平地造桥”，这谚语是很准确的。凡山岭的区域，云的高度慢慢上升就是天晴的预兆，若是慢慢地下降，就是将雨之兆。夏天中午以前，若是满天是如堡垒般很厚的积雨云，则当日下午即有雷雨。苏东坡诗“今日江头天色恶，炮车云起风暴作”，但大块白色的积云，若不十分浓厚，虽满布天空，亦不降雨。所以俗谚叫“楼梯天，晒破砖”，盖满天都是积云的时候，虽是一样高低，但看来总觉得近者高而远者低，形似楼梯，这是久晴的预兆。小块的高积云或卷积云，倒是将雨之兆，俗语说道：“鱼鳞天，不雨也风颠。”又说：“云气若鱼鳞，来朝风不轻。”因为高积云或卷积云往往是风暴的前驱者。云行之方向亦可觇风雨，俗谚有说：“云行东，马车通；云行西，马溅泥。”这也很有灵验的。但以天的颜色和一处的风云来做预告的根据总嫌不足，要预告精确，必得多设气象台，各处用无线电联络起来，每天制图才能有效。
天气预报并不是气象台唯一的重要工作。气象台搜集各处雨量、温度、气压、风向等种种材料。黄河、扬子江口水位的高低，就要看各地雨量多寡而定。飞机场的所在地，一定要拣少雾的地方。飞机飞行的高低，要看空中风向和风速。军队放重炮要知道高空的温度。农业家种植作物如棉花、甘蔗之类，必先调查其地是否有霜，每年降雨多少，在于何时。甚至法院亦和气象有关，建筑房子的时候，业主和包工常因建筑完工后期而起诉讼，所以法院时常写信到气象研究所来调查各处下雨的日数。财政部盐务署从天津运盐到两湖的时候，有时发觉盐的斤两加重，于是就发生疑问，这水分是由空气里吸收的呢，还是由人暗中加入的，那就要调查沿路经过地方当日的湿度。这类的事不胜枚举，于此也可知气象和人生的关系是多方面的。