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

Historia i sposób działania barometru – Asaf Bar-Yosef

Tłumaczenie: Karol Cieślik Korekta: Krystian Aparta

Aristotle famously said, "Nature fears of empty space"

Arystoteles powiedział: "Natura nie znosi pustki",

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

ponieważ twierdził, że idealna próżnia, czyli pusta przestrzeń, nie może istnieć,

because the surrounding matter would immediately fill it.

jako, że otaczająca ją materia natychmiast by ją wypełniła.

Fortunately, he turned out to be wrong.

Nie miał on racji.

A vacuum is a key component of the barometer,

Próżnia jest nieodłączną częścią barometru,

an instrument for measuring air pressure.

czyli urządzenia mierzącego ciśnienie atmosferyczne.

And because air pressure correlates to temperature

Ciśnienie atmosferyczne jest związane z temperaturą,

and rapid shifts in it can contribute to

a nagłe zmiany ciśnienia mogą wpłynąć

hurricanes, tornadoes and other extreme weather events,

na powstawanie huraganów, tornad i innych anomalii pogodowych.

a barometer is one of the most essential tools

Barometr jest ważnym narzędziem

for weather forecasters and scientists alike.

dla meteorologów oraz naukowców.

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

Jak działają barometry i kiedy zostały wynalezione?

Well, it took awhile.

Trochę to potrwało.

Because the theory of Aristotle and other ancient philosophers

Jako, że teoria Arystotelesa i innych starożytnych filozofów

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

mówiąca o nieistnieniu próżni wydawała się prawdziwa,

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

mała kto ją kwestionował przez prawie 2000 lat,

until necessity raised the issue.

jednak praktyka ją podważyła.

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

Na początku XVII wieku włoscy górnicy natknęli się na problem,

when they found that their pumps could not raise water

gdy okazało się, że ich pompy nie potrafiły pompować wody

more than 10.3 meters high.

na wyżej niż 10,3 metra.

Some scientists at the time, including one Galileo Galilei,

Niektórzy naukowcy, wśród nich Galileusz,

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

twierdzili, że wysysanie powietrza z rury powoduje ruch wody w powstałą próżnię.

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

Ale siła próżni była ograniczona i mogła podnieść wodę tylko na 10,3 metra.

However, the idea of a vacuum existing at all

Istnienie próżni było ciągle uważane

was still considered controversial.

za kontrowersyjny pomysł.

And the excitement over Galileo's unorthodox theory,

Wrzawa spowodowana niekonwencjonalną teorią Galileusza

led Gasparo Berti to conduct a simple but brilliant experiment

zainspirowała Gaspara Bertiego do wykonania eksperymentu

to demonstrate that it was possible.

potwierdzającego istnienie próżni.

A long tube was filled with water

Wypełnił on rurę wodą,

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

zatkał ją z obydwu stron i postawił w płytkim stawie.

The bottom end of the tube was then opened

Otworzył dolną część rury

and water poured out into the basin

i woda zaczęła lać się do stawu,

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

aż wysokość słupa wody w rurze osiągnęła 10,3 metra.

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

Powietrze nie dostało się do rury, a w rurze zostało puste miejsce.

Berti had succeeded in directly creating a stable vacuum.

Tak Bertiemu udało się wytworzenie próżni.

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

Mimo tego, że istnienie próżni zostało wykazane,

not everyone was satisfied with Galileo's idea

nie wszyscy zgadzali się z teorią Galileusza,

that this empty void was exerting some mysterious

że pusta przestrzeń wywiera tajemniczą,

yet finite force on the water.

ale skończoną siłę na wodę.

Evangelista Torricelli, Galileo's young pupil and friend,

Młody uczeń i przyjaciel Galileusza, Evangelista Torricelli,

decided to look at the problem from a different angle.

postanowił zaatakować tę zagadkę z innej strony.

Instead of focusing on the empty space inside the tube,

Zamiast zastanawiać się nad pustką nad kolumną wody w rurze,

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

zadał on pytanie: "Co może wpływać na wysokość wody?"

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

Ponieważ w kontakcie z wodą w stawie było jedynie powietrze,

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

uważał, że ciśnienie wywierane przez powietrze

the water level in the tube from dropping further.

uniemożliwia słupowi wody opadnięcie na niższą wysokość.

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

Sądził, że eksperyment nie tylko tworzył próżnię,

but operated as a balance

ale także pokazywał równowagę

between the atmospheric pressure on the water outside the tube

pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym działającym na wodę z zewnątrz

and the pressure from the water column inside the tube.

oraz ciśnieniem hydrostatycznym kolumny wody wewnątrz rury.

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

Wysokość słupa wody obniżała się,

aż do osiągnięcia równowagi ciśnień, czyli aż do wysokości 10,3 metra.

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

This idea was not easily accepted,

Teoria Torricelliego nie została łatwo przyjęta,

as Galileo and others had traditionally thought

ponieważ naukowcy sądzili,

that atmospheric air has no weight and exerts no pressure.

że powietrze nic nie waży i nie wywiera ciśnienia.

Torricelli decided to repeat Berti's experiment

Torricelli powtórzył eksperyment Bertiego,

with mercury instead of water.

używając rtęci zamiast wody.

Because mercury was denser, it fell farther than the water

Rtęć jest gęstsza od wody, więc słup rtęci

and the mercury column stood only about 76 centimeters tall.

osiągnął wysokość około 76 centymetrów.

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

Torricelli zbudował dużo mniejszy przyrząd,

it supported his idea that weight was the deciding factor.

ale także wykazał, że ciężar ma duże znaczenie.

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

Modyfikacją tego eksperymentu było użycie dwóch rurek, w tym jednej z bańką.

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

Jeśli Galileusz miał rację, to większa próżnia w rurce z bańką

should have exerted more suction and lifted the mercury higher.

powinna wyssać kolumnę rtęci na większą wysokość.

But the level in both tubes was the same.

Jednak wysokość słupów rtęci była taka sama.

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

Teorię Torricelliego ostatecznie udowodnił Blaise Pascal,

who had such a mercury tube taken up a mountain

wnosząc barometr na górę i pokazując, że wysokość słupa rtęci

and showed that the mercury level dropped

jest mniejsza niż u podnóża, bo ciśnienie atmosferyczne

as the atmospheric pressure decreased with altitude.

maleje przy wzroście wysokości nad poziomem morza.

Mercury barometers based on Torricelli's original model

Barometry rtęciowe oparte na oryginalnym modelu Torricelliego

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

były używane do pomiaru ciśnienia atmosferycznego aż do 2007 roku,

when restrictions on the use of mercury due to its toxicity

gdy ograniczenia w stosowaniu rtęci z powodu jej toksyczności

led to them no longer being produced in Europe.

spowodowały zaprzestanie ich produkcji w Europie.

Nevertheless, Torricelli's invention,

Mimo tego, wynalazek Torricelliego,

born of the willingness to question long accepted dogmas

który narodził się z kwestionowania teorii

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

dotyczących próżni i ciężaru powietrza jest świetnym przykładem,

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

jak twórcze myślenie może mieć ogromne konsekwencje.

can have a heavy impact.