Как измеряется атмосферное давление?
Хотя мы этого и не чувствуем, но от рождения до смерти на нас давит столб воздуха, высота которого равна высоте атмосферы Земли, то есть около 120 километров. Это давление называется атмосферным. Оно зависит от многих факторов: географического положения места, его высоты над уровнем моря, температуры… С другой стороны, атмосферное давление является одним из главных факторов, определяющих погоду на планете. Ветер дует из места с высоким атмосферным давлением туда, где давление атмосферы меньше.
О существовании атмосферного давления люди узнали только в 17-м веке. В 1638 году герцог Флорентийский решил украсить свой город фонтанами. Но оказалось, что в сады, находящиеся на возвышенности, воду из реки Арно поднять невозможно. Вода останавливалась на высоте в 10.3 метра и дальше подниматься не хотела. До того времени с таким явлением не встречались. Гидротехники тех времен вслед за древнегреческими философами и римскими инженерами считали, что «природа не терпит пустоты». Следовательно, воду можно поднимать сколь угодно высоко, только создавая разрежение над ее поверхностью (например, двигая вверх поршень, плотно прилегающий к стенкам трубы). Оказалось, что природа не терпит пустоты до некоторого предела.
Итальянский ученый Эванджелиста Торричелли (1608 - 1647) в 1643 году разгадал секрет неудачи с подъемом воды. Он предположил, что вода поднимается вверх по трубе насоса не под воздействием пустоты сверху, а под воздействием давления воздуха на поверхность воды снизу. Подъем воды происходит до тех пор, пока давление столба воды не уравняется с давлением воздуха. Для воды это происходит при высоте подъема 10.3 метра. Для ртути, которая тяжелее воды приблизительно в 13.6 раза, высота подъема соответственно будет в 13.6 раз меньше, то есть 760 миллиметров.
Расчет Э.Торричелли оказался верным. Он взял метровую стеклянную трубку, запаянную с одной стороны, и наполнил эту трубку ртутью. После того, как Э.Торричелли перевернул трубку и опустил ее открытый край в широкую стеклянную же тарелку, часть ртути вылилась из трубки, и ее уровень снизился до 760 миллиметров. Но дальше ртуть не выливалась. А над ее поверхностью в запаянной части трубки оказалась так называемая «торричеллиева пустота».
Это открытие тут же стали использовать для измерения атмосферного давления по высоте подъема ртути в приборе, придуманном Э.Торричелли. Прибор этот стали называть «барометром», а атмосферное давление измерять в миллиметрах ртутного столба.
Французский ученый Блез Паскаль (1623 - 1662) повторил опыт Э.Торричелли с водой и с вином (ну, как же французу обойтись без вина!). Кроме того, он определил, что атмосферное давление изменяется с высотой. Уровень ртути на вершине горы был ниже, чем у ее основания. Паскаль также открыл, что атмосферное давление зависит от влажности и температуры воздуха. Именно Б.Паскаль предложил использовать барометр для предсказания погоды. Поэтому недаром одна из единиц измерения давления называется «Паскалем» (Па). Атмосферное давление приблизительно равно 0.1 МПа.
Барометр Э.Торричелли оказался не слишком удобным прибором. Стеклянная трубка могла разбиться, ртуть - вытечь. К тому же, пары ртути вредны для здоровья. Поэтому в скором времени был придуман барометр новой конструкции, не использовавший никакой жидкости. Такой барометр назвали «анероидом», что в переводе с греческого означает «безжидкостный». Основу конструкции барометра-анероида составляет гофрированная металлическая коробка, из которой выкачан воздух. При изменении давления такая коробка расширяется или сжимается. Движения этого датчика с помощью рычажной передачи перемещает стрелку вдоль циферблата, размеченного в единицах давления. Такие барометры были незаменимы на кораблях. Кроме того, их покупали для дома и использовали для предсказания погоды. В этом случае на циферблате барометра делали пометки «буря», «ясно», «дождь» или «великая сушь».
Когда появилась авиация, барометры-анероиды стали применять для измерения высоты полета. При этом циферблат размечали в сотнях метров. Такой прибор стали называть «альтиметром» или «высотомером».
Опубликовано на сайте Topauthor
Полезные ссылки: