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

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

Aristotle famously said, "Nature fears of empty space"

אמירה מפורסמת של אריסטו היא, "הטבע מפחד מחלל ריק"

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

כשהוא טען שואקום אמיתי, חלל נטול חומר, לא יכול להתקיים

because the surrounding matter would immediately fill it.

מפני שהחומר הסובב ימלא אותו מייד.

Fortunately, he turned out to be wrong.

למזלנו, מסתבר שזו טעות.

A vacuum is a key component of the barometer,

ואקום הוא חלק חשוב בברומטר,

an instrument for measuring air pressure.

מכשיר למדידת לחץ אויר.

And because air pressure correlates to temperature

ובגלל שלחץ אויר מתאים לטמפרטורה

and rapid shifts in it can contribute to

ושינויים מהירים בו יכולים לתרום

להוריקנים, טורנדו וסוגים אחרים של מזג אויר קיצוני,

hurricanes, tornadoes and other extreme weather events,

a barometer is one of the most essential tools

ברומטר הוא אחד הכלים הכי חיוניים

for weather forecasters and scientists alike.

לחזאים ומדענים.

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

איך ברומטר עובד, ואיך הוא הומצא?

Well, it took awhile.

ובכן, זה לקח קצת זמן.

Because the theory of Aristotle and other ancient philosophers

בגלל שהתאוריה של אריסטו ופילוסופים עתיקים אחרים

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

בנוגע לאי האפשרות של וואקום נראתה כאילו היא מחזיקה בחיים היום יומיים,

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

מעטים חשבו ברצינות לאתגר אותה במשך כמעט 2,000 שנה --

until necessity raised the issue.

עד שהצורך העלה את הנושא.

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

בתחילת המאה ה 17, כורים איטלקיים עמדו בפני בעיה חמורה

when they found that their pumps could not raise water

כשהם מצאו שהמשאבות שלהם לא יכולות להרים מים

more than 10.3 meters high.

לגובה של יותר מ 10.3 מטר.

Some scientists at the time, including one Galileo Galilei,

כמה מדענים באותו זמן, כולל גלילאו גליליי,

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

הציעו שלשאוב אויר מהצינור זה מה שגרם למים לעלות כדי להחליף את הריק.

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

אבל שהכוח שלו היה מוגבל ולא יכל להרים יותר מ 10.3 מטר של מים.

However, the idea of a vacuum existing at all

עם זאת, הרעיון שוואקום בכלל קיים

was still considered controversial.

עדיין היה שנוי במחלוקת.

And the excitement over Galileo's unorthodox theory,

וההתרגשות בנוגע לתאוריה הלא מסורתית של גלילאו,

led Gasparo Berti to conduct a simple but brilliant experiment

הובילה את גספארדו ברטי לערוך ניסוי פשוט אבל גאוני

to demonstrate that it was possible.

כדי להדגים שזה אפשרי.

A long tube was filled with water

צינור ארוך מולא מים

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

והונח עומד בבריכה רדודה כששני קצוותיו פקוקים.

The bottom end of the tube was then opened

החלק התחתון של הצינור נפתח אז

and water poured out into the basin

והמים נשפכו לתוך הבריכה

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

עד שגובה המים שנותר בצינור היה 10.3 מטר.

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

עם פער שנשאר מעל, כששום אויר לא נכנס לצינור,

Berti had succeeded in directly creating a stable vacuum.

ברטי הצליח ליצור ואקום יציב.

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

אבל אפילו שהאפשרות של ואקום הוצגה,

not everyone was satisfied with Galileo's idea

לא כולם היום מרוצים מהרעיון של גלילאו

that this empty void was exerting some mysterious

שהחלל הריק הזה הפעיל כוח מסתורי

yet finite force on the water.

ועדיין סופי על המים.

Evangelista Torricelli, Galileo's young pupil and friend,

אוונג'ליסטה טוריצ'לי, התלמיד הצעיר והחבר של גלילאו,

decided to look at the problem from a different angle.

החליט לבחון את הבעיה מנקודת ראות אחרת.

Instead of focusing on the empty space inside the tube,

במקום להתמקד בחלל הריק בתוך הצינור,

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

הוא שאל את עצמו, "מה עוד יכול להשפיע על המים?"

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

מפני שהדבר היחידי במגע עם המים היה האויר שהקיף את הבריכה,

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

הוא האמין שהלחץ מהאוויר הזה היה יכול להיות הדבר היחיד שמנע

the water level in the tube from dropping further.

מרמת המים בצינור לרדת עוד.

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

הוא הבין שהניסוי לא היה רק כלי ליצור וואקום,

but operated as a balance

אלא פעל כאיזון

between the atmospheric pressure on the water outside the tube

בין הלחץ האטמוספרי על המים מחוץ לצינור

and the pressure from the water column inside the tube.

והלחץ מעמוד המים בתוך הצינור.

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

גובה המים בתוך הצינור ירד עד ששני הלחצים השתוו,

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

שבמקרה היה כשהמים היו ב 10.3 מטר.

This idea was not easily accepted,

הרעיון לא התקבל בקלות,

as Galileo and others had traditionally thought

מאחר וגלילאו ואחרים חשבו באופן מסורתי

that atmospheric air has no weight and exerts no pressure.

שלאויר האטמוספרי אין משקל ולא מפעיל לחץ.

Torricelli decided to repeat Berti's experiment

טוריצ'לי החליט לחזור על הניסוי של ברטי

with mercury instead of water.

עם כספית במקום מים.

Because mercury was denser, it fell farther than the water

בגלל שכספית דחוסה יותר, היא נפלה יותר ממים

and the mercury column stood only about 76 centimeters tall.

ועמוד הכספית עמד בגובה 76 סנטימטר בלבד.

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

לא רק שזה אפשר לטורצ'לי ליצור מכשיר הרבה יותר קטן,

it supported his idea that weight was the deciding factor.

הוא תמך ברעיון שהמשקל היה הגורם המכריע.

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

וריאציה של הניסוי השתמשה בשני צינורות כשבאחד בועה גדולה בחלק העליון.

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

אם הפרוש של גלילאו היה נכון, הואקום הגדול יותר בצינור השני

should have exerted more suction and lifted the mercury higher.

היה צריך להפעיל יותר כוח יניקה ולהרים את הכספית גבוה יותר.

But the level in both tubes was the same.

אבל הרמה בשני הצינורות היתה זהה.

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

התמיכה האולטימטיבית לתאוריה של טורצ'לי באה מבלייז פאסקל

who had such a mercury tube taken up a mountain

שלקח כזה צינור כספית במעלה הר

and showed that the mercury level dropped

והראה שרמת הכספית ירדה

as the atmospheric pressure decreased with altitude.

כשהלחץ האטמוספרי ירד עם הגובה.

Mercury barometers based on Torricelli's original model

ברומטרים עם כספית בהתבסס על המודל המקורי של טורצ'לי

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

נשארו אחת הדרכים הכי נפוצות למדוד לחץ אטמוספרי עד 2007

when restrictions on the use of mercury due to its toxicity

כשהמגבלות על השימוש בכספית בשל הרעילות שלה

led to them no longer being produced in Europe.

הובילו לכך שהם לא יוצרו יותר באירופה.

Nevertheless, Torricelli's invention,

עם זאת, ההמצאה של טורצ'לי,

born of the willingness to question long accepted dogmas

שנולדה מהנכונות לאתגר דוגמות מקובלות שנים רבות

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

על וואקום והמשקל של האוויר, הם דוגמה יוצאת דופן

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

לאיך חשיבה מחוץ לקופסה -- או הצינור --

can have a heavy impact.

יכולים להשפיע מאוד.