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

Μετάφραση: Georgios Kalemis Επιμέλεια: Nikolaos Benias

Aristotle famously said, "Nature fears of empty space"

Η γνωστή ρήση του Αριστοτέλη: «Η φύση φοβάται το κενό», προήλθε

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

από τον ισχυρισμό πως ένα πραγματικό κενό, χώρος χωρίς ύλη, δεν μπορεί να υπάρξει

because the surrounding matter would immediately fill it.

γιατί η περιβάλλουσα ύλη θα το γέμιζε αμέσως.

Fortunately, he turned out to be wrong.

Ευτυχώς όμως, η άποψη του αποδείχθηκε ότι ήταν λάθος.

A vacuum is a key component of the barometer,

Ένα κενό είναι ένα βασικό συστατικό του βαρόμετρου,

an instrument for measuring air pressure.

ενός οργάνου για τη μέτρηση της πίεσης του αέρα.

And because air pressure correlates to temperature

Επειδή η πίεση του αέρα σχετίζεται με τη θερμοκρασία,

and rapid shifts in it can contribute to

και ραγδαίες μεταβολές της μπορούν να συμβάλουν

hurricanes, tornadoes and other extreme weather events,

σε τυφώνες, ανεμοστρόβιλους και σε άλλα ακραία καιρικά φαινόμενα,

a barometer is one of the most essential tools

ένα βαρόμετρο είναι ένα από τα πιο αναγκαία όργανα

for weather forecasters and scientists alike.

τόσο για τους μετεωρολόγους όσο και για άλλους επιστήμονες.

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

Πώς όμως δουλεύει ένα βαρόμετρο, και πώς εφευρέθηκε;

Well, it took awhile.

Λοιπόν, πήρε κάμποσο καιρό.

Because the theory of Aristotle and other ancient philosophers

Επειδή η θεωρία του Αριστοτέλη και άλλων αρχαίων φιλόσοφων

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

σχετικά με την αδυναμία ύπαρξης του κενού φαίνεται να ισχύει στην καθημερινή ζωή,

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

λίγοι σκέφτηκαν σοβαρά να την αμφισβητήσουν για σχεδόν 2.000 χρόνια --

until necessity raised the issue.

μέχρι που η αναγκαιότητα ανέγειρε το θέμα.

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

Στις αρχές του 17ου αιώνα,

οι Ιταλοί ανθρακωρύχοι αντιμετώπιζαν ένα σοβαρό πρόβλημα

when they found that their pumps could not raise water

όταν ανακάλυψαν ότι οι αντλίες τους

δεν ανέβαζαν το νερό

more than 10.3 meters high.

πάνω από τα 10,3 μέτρα ύψος.

Some scientists at the time, including one Galileo Galilei,

Κάποιοι επιστήμονες της εποχής, συμπεριλαμβανομένου του Γαλιλέο Γαλιλέι,

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

πρότειναν ότι το να ρουφάς αέρα από τον σωλήνα

ανεβάζει το νερό προκειμένου να αντικαταστήσει το κενό.

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

Aλλά αυτή η δύναμη ήταν περιορισμένη

και δεν μπορoύσε να το ανεβάσει πάνω από τα 10,3 μέτρα.

However, the idea of a vacuum existing at all

Ωστόσο, η ιδέα ότι το κενό όντως υπάρχει

was still considered controversial.

ακόμη και τότε θεωρούνταν αμφιλεγόμενη.

And the excitement over Galileo's unorthodox theory,

Ο ενθουσιασμός πάνω στην ανορθόδοξη θεωρία του Γαλιλαίου,

led Gasparo Berti to conduct a simple but brilliant experiment

οδήγησε τον Γκασπάρο Μπέρτι στο να διεξάγει ένα απλό, αλλά ευφυές πείραμα

to demonstrate that it was possible.

για να αποδείξει ότι η δημιουργία κενού ήταν δυνατή.

A long tube was filled with water

Ένας μακρύς σωλήνας γέμισε με νερό

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

και τοποθετήθηκε όρθιος σε μια ρηχή λεκάνη με τις δύο άκρες κλεισμένες με πώματα.

The bottom end of the tube was then opened

Μετά το κάτω μέρος του σωλήνα ανοίχτηκε

and water poured out into the basin

και η στάθμη του νερού μέσα στο σωλήνα κατέβηκε

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

μέχρι που το επίπεδο του νερού μέσα στο σωλήνα έφτασε στα 10,3 μέτρα.

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

Με κενό να έχει δημιουργηθεί στην κορυφή, χωρίς να έχει ειχωρήσει αέρας στο σωλήνα.

Berti had succeeded in directly creating a stable vacuum.

Ο Μέρτι κατάφερε να δημιουργήσει κενό.

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

Αλλά ακόμα και αν η δυνατότητα ύπαρξης κενού είχε αποδειχθεί χωρίς αμφισβήτηση

not everyone was satisfied with Galileo's idea

δεν ήταν όλοι ικανοποιημένοι με την ιδέα του Γαλιλαίου

that this empty void was exerting some mysterious

ότι το κενό ασκούσε κάποια μυστηριώδη,

yet finite force on the water.

αλλά πεπερασμένη δύναμη στο νερό.

Evangelista Torricelli, Galileo's young pupil and friend,

Ο Ευαγγελίστα Τορικέλι, νεαρός μαθητής και φίλος του Γαλιλαίου,

decided to look at the problem from a different angle.

αποφάσισε να δει το πρόβλημα από διαφορετική σκοπιά.

Instead of focusing on the empty space inside the tube,

Αντί να συγκεντρωθεί στο κενό χώρο μέσα στον σωλήνα,

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

αναρωτήθηκε, «Τι άλλο μπορεί να επηρεάζει το νερό;»

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

Επειδή το μόνο πράγμα σε επαφή με το νερό ήταν ο αέρας που περιέβαλε τη λεκάνη,

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

πίστεψε πως η πίεση του αέρα ήταν το μόνο που θα μπορούσε να αποτρέψει

the water level in the tube from dropping further.

το επίπεδο του νερού μέσα στον σωλήνα από το να πέσει χαμηλότερα.

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

Συνειδητοποίησε ότι το πείραμα δεν ήταν μόνο ένα εργαλείο δημιουργίας του κενού,

but operated as a balance

αλλά λειτουργούσε και ως μια ισορροπία,

between the atmospheric pressure on the water outside the tube

ανάμεσα στην ατμοσφαιρική πίεση έξω από τον σωλήνα

and the pressure from the water column inside the tube.

και στην υδροστατική πίεση από τη στήλη νερού μέσα στον σωλήνα.

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

Η στάθμη του νερού στο σωλήνα μειωνόταν μέχρι οι δύο πιέσεις να ήταν ίσες,

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

το οποίο συνέβαινε μόλις το νερό ήταν στα 10,3 μέτρα.

This idea was not easily accepted,

Η ιδέα αυτή έγινε δύσκολα αποδεκτή,

as Galileo and others had traditionally thought

καθώς ο Γαλιλαίος και άλλοι, σκεπτόμενοι παραδοσιακά

that atmospheric air has no weight and exerts no pressure.

πίστευαν πως ο ατμοσφαιρικός αέρας δεν έχει βάρος, επομένως δεν ασκεί πίεση.

Torricelli decided to repeat Berti's experiment

Ο Τορικέλι αποφάσισε να επαναλάβει το πείραμα του Μπέρτι

with mercury instead of water.

με υδράργυρο αντί για νερό.

Because mercury was denser, it fell farther than the water

Επειδή ο υδράργυρος είναι πυκνότερος,

η στάθμη του έπεφτε πιο κάτω απ' ό,τι του νερού

and the mercury column stood only about 76 centimeters tall.

και ισορροπούσε στα 76 εκατοστόμετρα μόνο.

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

Αυτό όχι μόνο επέτρεψε στον Τορικέλι να φτιάξει ένα όργανο πολύ πιο μικρό,

it supported his idea that weight was the deciding factor.

αλλά υποστήριξε και την ιδέα ότι το βάρος της στήλης είναι αποφασιστικός παράγοντας.

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

Μια διαφοροποίηση του πειράματος έγινε με δύο σωλήνες

όπου η κορυφή του ενός ήταν μια μεγάλη γυάλινη μπάλα.

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

Αν η ερμηνεία του Γαλιλαίου ήταν σωστή, το μεγαλύτερο κενό στον δεύτερο σωλήνα

should have exerted more suction and lifted the mercury higher.

θα έπρεπε να ρουφά περισσότερο και να σηκώνει τον υδράργυρο ψηλότερα.

But the level in both tubes was the same.

Αλλά το επίπεδο και στους δύο σωλήνες ήταν το ίδιο.

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

Η απόλυτη στήριξη στη θεωρία του Τορικέλι ήρθε από τον Μπλεζ Πασκάλ

who had such a mercury tube taken up a mountain

ο οποίος ανέβασε σε ένα βουνό έναν παρόμοιο σωλήνα υδραργύρου

and showed that the mercury level dropped

και έδειξε ότι το επίπεδο του υδραργύρου

as the atmospheric pressure decreased with altitude.

έπεσε περισσότερο επειδή

η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται με το υψόμετρο.

Mercury barometers based on Torricelli's original model

Το υδραργυρικό βαρόμετρο που βασίζεται στο αρχικό μοντέλο του Τορικέλι

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

παρέμενε ένας από τους πιο κοινούς τρόπους

μέτρησης της ατμοσφαιρικής πίεσης μέχρι το 2007,

when restrictions on the use of mercury due to its toxicity

όταν εφαρμόσθηκαν περιορισμοί στη χρήση υδραργύρου εξαιτίας της τοξικότητάς του

led to them no longer being produced in Europe.

και σταμάτησε η παράγωγή τους στην Ευρώπη.

Nevertheless, Torricelli's invention,

Ωστόσο, η εφεύρεση του Τορικέλι,

born of the willingness to question long accepted dogmas

γεννημένη από την προθυμία του να αμφισβητήσει δόγματα πολλών ετών

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

σχετικά με το κενό και το βάρος του αέρα, είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα

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

πως η σκέψη έξω από τα συνηθισμένα -- ή έξω από τον σωλήνα --

can have a heavy impact.

μπορεί να έχει μεγάλες επιπτώσεις.