The history of the barometer (and how it works) - Asaf Bar-Yosef

المترجم: Ahmad Jarbou المدقّق: Hussain Laghabi

Aristotle famously said, "Nature fears of empty space"

قال أرسطو مقولته المشهورة: " الطبيعة تخشى من الفضاء الفارغ".

when he claimed that a true vacuum, a space devoid of matter, could not exist

عندما ادعى أن الفراغ الحقيقي الذى هو فضاء خالي من المادة، لايمكن أن يكون موجوداً.

because the surrounding matter would immediately fill it.

لأن المادة المحيطة به سوف تملؤه على الفور.

Fortunately, he turned out to be wrong.

لحسن الحظ، فقد اتضح أنه مخطىء.

A vacuum is a key component of the barometer,

الفراغ هو عنصر أساسى فى جهاز الباروميتر،

an instrument for measuring air pressure.

وهو جهاز لقياس ضغط الهواء.

And because air pressure correlates to temperature

ولأن ضغط الهواء يرتبط بدرجة الحرارة،

and rapid shifts in it can contribute to

والتغيرات السريعة فيه يمكنها أن تساهم في

hurricanes, tornadoes and other extreme weather events,

إحداث الأعاصير، والزوابع وغيرها من الظواهر المناخية الحادة،

a barometer is one of the most essential tools

لذا، فإن الباروميتر هو إحدى الأدوات الأساسية

for weather forecasters and scientists alike.

لخبراء الأرصاد الجوية وأمثالهم من العلماء.

How does a barometer work, and how was it invented?

كيف يعمل الباروميتر، وكيف تم اختراعه؟

Well, it took awhile.

حسناً، لقد احتاج لبعض الوقت.

Because the theory of Aristotle and other ancient philosophers

لأن نظرية أرسطو وغيره من الفلاسفة القدامى،

regarding the impossibility of a vacuum seemed to hold true in everyday life,

بشأن استحالة وجود الفراغ قد بدت حقيقة في ذلك الوقت،

few seriously thought to question it for nearly 2,000 years --

قلة من الناس فكروا بجدية ليشككوا فيها لما يقرب من 2000 عام.

until necessity raised the issue.

حتى عادت الحاجة الملحة للتساؤل مجدداً.

In the early 17th century, Italian miners faced a serious problem

في بدايات القرن السابع عشر، واجه عمال المناجم في إيطاليا مشكلة خطيرة،

when they found that their pumps could not raise water

عندما وجدوا أن مضخاتهم لا يمكنها رفع المياه

more than 10.3 meters high.

لارتفاع أكثر من 10.3 متر.

Some scientists at the time, including one Galileo Galilei,

بعض العلماء في ذلك الوقت ومن ضمنهم جاليليو جاليلي،

proposed that sucking air out of the pipe was what made water rise to replace the void.

اقترحوا أن شفط الهواء من الأنابيب هو الذي أدى لارتفاع منسوب المياه لتحل محل الفراغ.

But that its force was limited and could lift no more than 10.3 meters of water.

إلا أن قوة هذه الطريقة كانت محدودة ولا يمكنها رفع أكثر من 10.3 متر من المياه.

However, the idea of a vacuum existing at all

ومع ذلك فإن فكرة وجود الفراغ ككل،

was still considered controversial.

كانت لا تزال مسألة مثيرة للجدل.

And the excitement over Galileo's unorthodox theory,

والإثارة التي سببتها نظرية جاليليو غير التقليدية،

led Gasparo Berti to conduct a simple but brilliant experiment

قادت جاسبارو بيرتي للقيام بعمل تجربة بسيطة ولكن عبقرية،

to demonstrate that it was possible.

ليوضح أنها كانت ممكنة.

A long tube was filled with water

تم ملء أنبوب طويل بالماء،

and placed standing in a shallow pool with both ends plugged.

وتم وضعه منتصباً في بركة ضحلة مع إغلاق كلتي الفتحتين.

The bottom end of the tube was then opened

ثم تم فتح النهاية السفلى للأنبوب،

and water poured out into the basin

حيث انسكبت المياه إلى الحوض.

until the level of the water remaining in the tube was 10.3 meters.

حتى وصل منسوب المياه المتبقية في الأنبوب إلى 10.3 متر.

With a gap remaining at the top, and no air having entered the tube,

ومع وجود فجوة متبقية فى القمة، وحيث لا يوجد هواء قد دخل إلى الأنبوب،

Berti had succeeded in directly creating a stable vacuum.

فقد نجح "بيتري" في عمل فراغ مستقر بطريقة مباشرة.

But even though the possibility of a vacuum had been demonstrated,

ولكن بالرغم من أن إمكانية وجود الفراغ قد تم توضيحها،

not everyone was satisfied with Galileo's idea

لكن لم يكن الجميع مقتنعين بفكرة جاليليو.

that this empty void was exerting some mysterious

بأن هذا الفضاء الفارغ كان يمارس بعض القوى الغامضة

yet finite force on the water.

المحدودة على المياه.

Evangelista Torricelli, Galileo's young pupil and friend,

" إيفانجيليستا تورشيللي" وهو تلميذ "جاليليو" الشاب وصديقه،

decided to look at the problem from a different angle.

قرر أن ينظر إلى المسألة من زاوية مختلفة.

Instead of focusing on the empty space inside the tube,

بدلاً من التركيز على الفضاء الفارغ داخل الأنبوب،

he asked himself, "What else could be influencing the water?"

فقد سأل نفسه، "ما الذي يمكنه أن يؤثر أيضا على المياه؟"

Because the only thing in contact with the water was the air surrounding the pool,

ولأن الشىء الوحيد الذى كان فى تلامس مع الماء هو الهواء المحيط بالبركة،

he believed the pressure from this air could be the only thing preventing

فقد اعتقد أن ضغط الهواء قد يكون هو الشىء الوحيد الذي يمنع

the water level in the tube from dropping further.

منسوب المياه في الأنبوب من الهبوط إلى الأسفل.

He realized that the experiment was not only a tool to create a vacuum,

لقد أدرك أن التجربة لم تكن فقط أداة لخلق فراغ،

but operated as a balance

ولكن عملت على إحداث توازن

between the atmospheric pressure on the water outside the tube

بين الضغط الجوي على المياه خارج الأنبوب،

and the pressure from the water column inside the tube.

و بين الضغط الناتج من عمود المياه داخل الأنبوب.

The water level in the tube decreases until the two pressures are equal,

ينخفض منسوب المياه في الأنبوب حتى يصبح الضغطين متساويين.

which just happens to be when the water is at 10.3 meters.

والذي يحدث فقط عندما يكون منسوب المياه 10.3 متر.

This idea was not easily accepted,

لم يتم قبول هذه الفكرة بسهولة.

as Galileo and others had traditionally thought

ومثلما كان "جاليليو" وآخرون يفكرون قديما

that atmospheric air has no weight and exerts no pressure.

أن الهواء الجوي ليس له وزن ولا يشكل أي ضغط.

Torricelli decided to repeat Berti's experiment

قرر "تورشيللي" تكرار تجربة "بيرتي".

with mercury instead of water.

ولكن باستخدام الزئبق بدلاً من الماء.

Because mercury was denser, it fell farther than the water

لأن الزئبق أكثر كثافة، فهو يهبط بشكل أبعد من الماء،

and the mercury column stood only about 76 centimeters tall.

وعمود الزئبق يصل طوله إلى نحو 76 سنتيمتر.

Not only did this allow Torricelli to make the instrument much more compact,

هذا لم يسمح فقط ل "تورشيللي" من جعل الجهاز أكثر إحكاما،

it supported his idea that weight was the deciding factor.

وإنما دعم فكرته حول كون الوزن هو العامل الحاسم.

A variation on the experiment used two tubes with one having a large bubble at the top.

في تعديل للتجربة تم استخدام أنبوبان مع وجود فقاعة كبيرة في أعلى إحداهما.

If Galileo's interpretation had been correct, the bigger vacuum in the second tube

إذا كان تفسير "جاليليو" صحيحاً فإن الفراغ الأكبر في الأنبوب الثاني

should have exerted more suction and lifted the mercury higher.

سوف يمارس شفطا أكبر، وسيرفع منسوب الزئبق أكثر.

But the level in both tubes was the same.

لكن المنسوب كان متساوياً في كلا الأنبوبين.

The ultimate support for Torricelli's theory came via Blaise Pascal

أتى التأييد الكامل لنظرية "تورشيللي" من "بليز باسكال"،

who had such a mercury tube taken up a mountain

الذى أخذ أنبوبًا من الزئبق وصعد به إلى قمة جبل،

and showed that the mercury level dropped

وأظهرأن منسوب الزئبق قد انخفض،

as the atmospheric pressure decreased with altitude.

حيث أن الضغط الجوي يقل عند الارتفاع.

Mercury barometers based on Torricelli's original model

الباروميتير الزئبقي الذي يعتمد على نموذج "تورشيللي" الأصلي،

remained one of the most common ways to measure atmospheric pressure until 2007

ظل واحداً من أكثر الطرق شيوعاً لقياس الضغط الجوي حتى عام 2007

when restrictions on the use of mercury due to its toxicity

حينما تم تطبيق حظر على استخدام الزئبق نظراً لخواصه السامة،

led to them no longer being produced in Europe.

مما أدى لتوقف إنتاجه فى أوروبا.

Nevertheless, Torricelli's invention,

ومع ذلك، فإن اختراع "تورشيللي"،

born of the willingness to question long accepted dogmas

الذي ولد من الرغبة في التشكيك في العقائد المقبولة لوقت طويل،

about vacuums and the weight of air, is an outstanding example

عن الفراغ ووزن الهواء التي تعتبر أمثلة بارزة.

of how thinking outside of the box -- or the tube --

عن أن التفكير خارج الصندوق أو- خارج الأنبوب-

can have a heavy impact.

يمكن أن يكون له تأثير قوي.