气象学是环变量视角下的气体物理学：相对气象学引论5

张学文，2025 07 06

我们提倡关注与数学平起平坐的概念“量学”。而在前面对“量”的分类中有相对量概念，而相对量中还特别存在一种“环量”。地理学中的经度，纬度，天文学、气候学中的月份，小时不仅都是相对量，而且也是“环量”。

在气象学中（气候学中）任何一个地点（任何经纬度）的太阳高度角的值在不同的时间具有不同的数值。而这里的时间不是物理学中的以秒表示的绝对量而是以小时、日期表示的相对时间。而这里的小时、日期其实是个“环量”。于是我们说太阳高度（角）的值是具有环变量特征值的函数，而且是连续函数。

我们都知道每天日出日落，现在我们进一步明确用环变量--小时做自变量，那么太阳高度就是具有环变量特征的自变量（小时）的函数。太阳位置在空中的连续变化使得我们承认：环自变量的函数（太阳高度角）是个连续函数。

按照这个思路分析我们自然认识到任何时候

太阳的高度角

太阳能的大小数值

气温的数值

气压的数值

水汽压力的数值

等等等等气象变量都是环自变量（日期，小时）的连续函数。

与此对应

我们还认识到地球的任何纬度任何经度对应的点（位置）其实也是环自变量（2维的环变量），所以

太阳的高度角

太阳能的大小数值

气温的数值

气压的数值

水汽压力的数值

等等等等气象变量沿着纬圈的变化，以及沿着经圈的变化，也都是环自变量下的连续函数。

气体本来就是物理学研究的对象，空气仅不过是成分相对简单的理想气体，我们有什么必要性把空气的知识单独列出来研究，并且把它称为气象学？？？

现在看来把空气单独归入“气象学或者气候学”去研究研究的一个重要原因是我们研究地球上的空气各种变量的变化时，其实主要是分析不同经纬度上的空气状态的变化以及分析空气状态的日变化与年变化。而日变化、年变化、纬向变化、径向变化都是对应的环自变量下的空气状态的变化。

或者反过来说分析空气状态在地球环境下特有的各种环自变量（小时、日期、经度、纬度）下的变化才是气象学独立于物理学而成为一个专门科学学科的。

气象学不是忽视、淡化空气状态随着不同时空环变量而变化的规律性，而是应当突出在环变量时空下的变化规律。

显然在这种视角下我们承认

各种气象变量的值随经度的变化、随纬度的变化、随日期的变化以及日变化都是随着具有环变量特征的自变量的连续变化。

我们承认环变量是相对变量中的一种，所以分析气象状态的值的日变化、年变化、径向变化、纬向变化都是相对气象学的重要内容。

这样无形中我们就提高了气象中关于气象变量的日变化、年变化、径向变化、纬向变化的分析的系统性与理论地位。

相对气象学就是此类分析的理论园地。