Атмосферное давление измеряют с помощью специального прибора — барометра. В переводе с греческого язка это слово означает «Измеритель тяжести».
На метеостанциях для измерения атмосферного давления используют ртутный барометр.
Основная его часть — стеклянная трубка длиной 1 метр, запаянная с одного конца. В нее налита ртуть — тяжелый жидкий металл. Открытым концом трубка погружена в широкую чашу, также заполненную ртутью. При переворачивании ртуть из трубки вылилась только до определенного уровня и остановилась.
Почему же она остановилась, а не вылилась вся? Потому что воздух оказывает давление на ртуть в чаше и не выпускает ее всю из трубки. Если атмосферное давление уменьшается, то ртуть в трубке опускается и наоборот.
По высоте столба ртути в трубке, на которую нанесена шкала, определяют величину атмосферного давления в миллиметрах
Впервые придумал как измерить атмосферное давление итальянский ученый Э. Торричелли. Предложенный им опыт был осуществлен в 1643 г. учеником Галилея В. Вивиани. В этом опыте использовалась запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной около 1 метра.
Ее наполнили ртутью и, закрыв пальцем (чтобы ртуть не вылилась раньше времени), перевернув, опустили в широкую чашу с ртутью. После того как трубку открыли, часть ртути из нее вылилась и в ее верхней части образовалось безвоздушное пространство «торричеллиева пустота» . При этом высота столба ртути в трубке оказалась равной примерно 760 мм (если отсчитывать ее от уровня ртути в чаше).
Результаты этого опыта Торричелли объяснил следующим образом. «До сих пор, писал он, существовало мнение, будто сила, не позволяющая ртути, вопреки ее природному свойству, падать вниз, находится внутри верхней части трубки, т.е. заключается либо в пустоте, либо в веществе предельно разреженном. Однако я утверждаю, что это сила внешняя и что сила берется извне. На поверхность жидкости, находящейся в чаше, действуют своей тяжестью 50 миль воздуха. Что же удивительного, если ртуть… поднимается настолько, чтобы уравновесить тяжесть наружного воздуха».
Итак, атмосферное давление равно давлению столба в трубке
Если бы эти давления не были равны, то ртуть не находилась бы в равновесии: при Р ртути > Р атм. ртуть выливалась бы из трубки в чашу, а при Р ртути < Р атм. ртуть поднималась бы по трубке вверх.
Поэтому давление атмосферы можно измерять высотой соответствующего ртутного столба (выраженной обычно в миллиметрах). Если, например, говорят, что в каком-то месте атмосферное давление равно 760 мм рт.ст., то это означает, что воздух в данном месте производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 760 мм. Большая высота ртутного столба соответствует и большему атмосферному давлению, меньшая — меньшему.
Опыты Торричелли заинтересовали многих ученых — его современников. Когда о них узнал Паскаль, он повторил их с разными жидкостями (маслом, вином и водой). Столб воды, уравновешивающий давление атмосферы, оказался намного выше столба ртути.