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

История барометра (и как он работает) — Асаф Бар-Йосеф

Переводчик: Marina Lee Редактор: Oleksandr Vasyliev

Aristotle famously said, "Nature fears of empty space"

Известно, что Аристотель сказал: «Природа не терпит пустоты», —

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

заявляя, что вакуум, т.е. пространство без материи, не может существовать,

because the surrounding matter would immediately fill it.

потому что окружающая материя его мгновенно заполнит.

Fortunately, he turned out to be wrong.

К счастью, оказалось, что он был неправ.

A vacuum is a key component of the barometer,

Вакуум — ключевой компонент барометра,

an instrument for measuring air pressure.

инструмента, измеряющего атмосферное давление.

And because air pressure correlates to temperature

Так как атмосферное давление связано с температурой,

and rapid shifts in it can contribute to

и его быстрые перемены могут привести

hurricanes, tornadoes and other extreme weather events,

к ураганам, торнадо и другим экстремальным погодным явлениям,

a barometer is one of the most essential tools

барометр — один из важнейших инструментов

for weather forecasters and scientists alike.

для метеорологов и учёных.

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

Как он был изобретён и как работает?

Well, it took awhile.

Понадобилось некоторое время.

Because the theory of Aristotle and other ancient philosophers

Потому что теории Аристотеля и других античных философов

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

о невозможности вакуума казались верными в повседневной жизни.

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

В течение 2 000 лет мало кто подвергал их сомнению —

until necessity raised the issue.

пока не возникла необходимость.

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

В начале 17-го века итальянские рудокопы столкнулись с серьёзной проблемой,

when they found that their pumps could not raise water

когда обнаружили, что их насосы не могли поднять воду

more than 10.3 meters high.

больше, чем на 10,3 метра.

Some scientists at the time, including one Galileo Galilei,

Некоторые учёные, среди них некто Галилео Галилей, предположили,

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

что при выкачивании воздуха из трубы вода поднималась, чтоб заполнить пустоту.

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

Но эта сила была ограничена и не могла поднять воду более чем на 10,3 метра.

However, the idea of a vacuum existing at all

Однако идея о самом существовании вакуума

was still considered controversial.

была тогда спорной.

And the excitement over Galileo's unorthodox theory,

Воодушевлённый необычной теорией Галилея,

led Gasparo Berti to conduct a simple but brilliant experiment

Гаспаро Берти провёл простой и гениальный эксперимент,

to demonstrate that it was possible.

чтобы её доказать.

A long tube was filled with water

Длинную трубу наполнили водой и поставили в неглубокую посудину.

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

The bottom end of the tube was then opened

Нижний конец трубы открыли,

and water poured out into the basin

и вода полилась в резервуар,

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

пока уровень воды, оставшейся в трубе, не составил 10,3 метра.

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

Пустота у верхнего конца трубы, куда не попадал воздух,

Berti had succeeded in directly creating a stable vacuum.

была успешно созданным Берти стабильным вакуумом.

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

Но хотя возможность существования вакуума была продемонстрирована,

not everyone was satisfied with Galileo's idea

не все были убеждены в идее Галилео о том,

that this empty void was exerting some mysterious

что эта пустота оказывала какое-то таинственное,

yet finite force on the water.

но ограниченное влияние на воду.

Evangelista Torricelli, Galileo's young pupil and friend,

Эванджелиста Торричелли, юный ученик и друг Галилео,

decided to look at the problem from a different angle.

решил взглянуть на проблему с другого ракурса.

Instead of focusing on the empty space inside the tube,

Вместо того, чтобы думать о пустоте внутри трубы,

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

он задал вопрос: «Что ещё может влиять на воду?»

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

Так как единственным, что соприкасалось с водой, был воздух вокруг,

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

он заключил, что только давление этого воздуха препятствовало

the water level in the tube from dropping further.

дальнейшему падению уровня воды в трубе.

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

Он понял, что эксперимент — не только средство получения вакуума,

but operated as a balance

а ещё и нахождение баланса между

between the atmospheric pressure on the water outside the tube

атмосферным давлением на воду вне трубы

and the pressure from the water column inside the tube.

и давлением столба воды в трубе.

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

Уровень воды в трубе падает до тех пор, пока эти давления не сравняются,

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

что происходит как раз когда вода на высоте 10,3 метра.

This idea was not easily accepted,

Идею не сразу приняли,

as Galileo and others had traditionally thought

так как Галилео и другие привыкли думать,

that atmospheric air has no weight and exerts no pressure.

что воздух не имеет веса и не оказывает давления.

Torricelli decided to repeat Berti's experiment

Торричелли решил повторить эксперимент Берти

with mercury instead of water.

с ртутью вместо воды.

Because mercury was denser, it fell farther than the water

Так как ртуть плотнее, она упала ниже, чем вода,

and the mercury column stood only about 76 centimeters tall.

и столб ртути составлял всего 76 см.

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

Это не только позволило Торричелли сделать инструмент компактнее,

it supported his idea that weight was the deciding factor.

но и доказало его предположение, что вес был решающим фактором.

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

В варианте эксперимента использовали 2 трубы, одну с большим пузырём сверху.

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

Если гипотеза Галилея была верна, то больший вакуум во второй трубе

should have exerted more suction and lifted the mercury higher.

выкачал бы наверх больше ртути.

But the level in both tubes was the same.

Но уровень в обеих трубах был одинаковым.

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

Завершающее доказательство теории Торричелли предоставил Блез Паскаль.

who had such a mercury tube taken up a mountain

Он взял ртутную трубу в горы,

and showed that the mercury level dropped

и показал, что уровень ртути упал,

as the atmospheric pressure decreased with altitude.

так как на высоте атмосферное давление ниже.

Mercury barometers based on Torricelli's original model

Ртутные барометры по принципу Торричелли

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

оставались самым часто используемым способом измерения давления до 2007 г.,

when restrictions on the use of mercury due to its toxicity

когда запрет на использование ртути ввиду её токсичности

led to them no longer being produced in Europe.

остановил их производство в Европе.

Nevertheless, Torricelli's invention,

Тем не менее, изобретение Торричелли,

born of the willingness to question long accepted dogmas

появившееся благодаря желанию подвергнуть сомнению старые догмы

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

о вакууме и весе воздуха, является ярким примером того,

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

как мышление вне привычных рамок — или вне трубы —

can have a heavy impact.

может иметь большое воздействие.