引言--相对气象学第2章：相对时空

张学文，2026 08 30

前面在引论中我们把相对气象学分为3部分，现在介绍相对气象学的第1部分（第2章）的基本内容。

本章的核心是说气象学的核心目的是给出地球表层大气中气温，气压，风等等气象变量随时间与空间的变化情况。而在这个视角下各个气象变量就是气象学中特有的时间与空间的函数。即时间与空间是自变量，而气象变量是这些自变量的函数。即知道了大气在各个时刻，各个地点的各个气象变量的值，气象学的任务就完成了。

这里的各个时刻应当包括地球人已经经历过的时间的与未来的时间,它们是各个年份，各个日期，各个小时。

气象学里的空间则仅限于地球的各个经度、各个纬度、各个（等压面）高度。即气象状态在空间方面仅是地球球壳薄层中的相对位置的函数。而地理学的一个伟大成绩就是把地球球面上的球面位置用经度与纬度去表示了。由于球面面积的有限性导致了经纬度的数值仅具有有限的数值（不能是无穷大）的相对意义。对经度地理学是仅用360度取表示（东半球180度，西半球180度--合计360度）。对于纬度，则其变化范围仅从赤道到北极的90度与从赤道到南极的90度的变化范围--合计180度）。对于大气的高度，则是仅以有空气存在的高度为其上限。这导致所谓气象学中的大气高度，就是从地表面附近的大气压力为在1000百帕附近到大气压力几乎为零（如20百帕）的高空为大气存在的厚度。

所以气象学中的空间位置是用经纬度表达的是有限面积，又用大气等压面高度去体现高度的。而等压面的上下界取为1000百帕到大约20百帕就可以了。这样气象学中的三维空间中经纬度（两维）已经是相对变量，而高度也仅是有上下界的变量。

气象学里的时间其实也是相对化了时间：我们记录气象数据，则用公元表示其所在的年份，用日期表示其在一年内的相对时间（全年的365天之内），用24小时表示其在一天内的相对时间。这里只有年份的值是没有上限的线性变量，而24小时，365天都是环变量。

在这种认识下，在相对气象学中，我们要引入有两个或者三个独立时间变量的公式、方程。可以说相对气象学为在气象学中可以使用多维时间（相对时间）提供的先例。这些问题都在本章中展开说明之。

为了避免在相对气象学中对时间做三维变量处理从物理学角度看太怪异。本章先介绍地球各地在不同季节、不同时空的太阳能的相对多少问题，利用天文学认可的有关公式引申出三维相对时间的理解。

认可了地球上的气象状态是三维的相对空间，三维相对时间的函数，相对气象学就有了理论存身的空间了。

本章后面就先从大家无法反对的太阳能公式做引导，逐步说明相对气象学中的相对时间与相对空间的含义。

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