Vysvetlíme, čo je barometer, jeho vynález, funkciu a v akých jednotkách meria. Okrem toho vlastnosti každého typu barometra.
Čo je to barometer?
Barometer je nástroj, na ktorý sa používa na veľkosť atmosférický tlak, teda hmotnosť, ktorú atmosféru pôsobí na určitom mieste zemského povrchu. Pripomeňme, že atmosféra je heterogénna masa plynov, ktorá pokrýva planéta, a preto má citeľné fyzikálne vlastnosti, ako napr hmotnosť, a ktoré majú rozhodujúci vplyv na počasie.
Je to veľmi bežný artefakt v meteorológia, ktorého prvé verzie pochádzajú zo 17. storočia, postavil ho taliansky fyzik a matematik Evangelista Torricelli (1608-1647), žiak Galilea Galileiho. Vynález barometra prišiel ako prostriedok na preukázanie hmotnosti vzduchu, v čase, keď sa predpokladalo, že nevyvíja žiadny tlak na zemský povrch.
Prvý barometer pozostával zo sklenenej trubice uzavretej na hornom konci a otvorenej na dne, ktorá je naplnená ortuťou a prevrátená nad nádobou naplnenou rovnakou kvapalinou, čo umožňuje, aby sa ortuť spojila s tou, ktorá je už v nádobe. To sa stalo na začiatku, čím sa zvýšila hladina ortuti v nádobe, ale až do určitého bodu.
Vznikla teda otázka, aká sila bráni všetkej ortuti vyjsť z trubice a vyliať sa von z nádoby. Presne tlak, ktorý vzduch vyvíja v opačnom smere. To je to, čo poznáme ako atmosférický tlak.
Túto interpretáciu barometra potvrdil aj samotný Blaise Pascal (1623-1662), ktorý vyniesol jedno z týchto zariadení na vrchol vrch a zistili, že keďže bolo nad ním menej vzduchu, hodnoty prístroja sa menili a ortuť padala v trubici oveľa viac ako v menších. nadmorských výškach.
Odvtedy sa ortuťový barometer používal na celom svete a umožnil lepšie pochopiť správanie sa atmosféry a jej prepojenie s klímou a meteorologickým stavom. Avšak od roku 2007 boli tieto prístroje nahradené modernejšími verziami vzhľadom na preukázanú toxicitu ortuti pre živé bytosti vo všeobecnosti.
Na čo slúži barometer?
Ako sme už povedali, barometer sa používa presne na meranie atmosférického tlaku, to znamená na meranie hmotnosti vzdušnej hmoty nad našimi hlavami, ktorá sa môže meniť v závislosti od nadmorskej výšky a úrovne energie v atmosfére.
To zase umožnilo lepšie porozumieť atmosférickej klíme tým, že sa overila súvislosť medzi zmenami atmosférického tlaku (najmä jeho poklesom) a nestabilným počasím. Takže vďaka barometru môžeme mať krátkodobé predpovede atmosférickej klímy a vedieť, že keď tlak stúpne, budú stabilné podmienky, zatiaľ čo keď sa zníži, bude zlé počasie.
Pri tomto type predpovedí sa samozrejme podieľajú aj iné faktory a prvky, a preto sa hodnoty barometra často kombinujú s anemometrom, vlhkomerom a inými podobnými prístrojmi.
Barometre sa používajú aj na meranie tlaku všetkých druhov plynov, preto ich nájdeme aj v balených plynoch, ako sú kyslíkové trubice.
Jednotky barometra
Súčasné jednotky používané barometrami na meranie atmosférického tlaku sú hektopascaly (hPa), ktoré sú násobkom (x100) Pascalov, čo je minimálna jednotka tlaku akceptovaná v Medzinárodný systém mier a váh. Jeden Pascal sa rovná sile 1 Newton na povrchu 1 meter štvorcový, kolmo k nemu.
Tradične sa však používali ortuťové barometre, ktorých meranie došlo k tomu v torr, jednotka, ktorá vzdáva hold Evangelistovi Torricellimu a ktorá zodpovedá 1 milimetru ortuti (mmHg).
Typy barometrov
Existuje niekoľko typov barometrov, z ktorých každý má svoje vlastné špecifiká, ako uvidíme nižšie:
- Ortuťový barometer. Ide o tradičný model vytvorený Torricellim, ktorý pozostáva z 850 mm vysokej sklenenej trubice naplnenej ortuťou a umiestnenej na nádobe naplnenej rovnakou látkou. Jeho použitie sa neodporúča kvôli možnosti otravy ortuťou.
- Aneroidný barometer. Aneroid zbavený ortuti je barometer vynájdený v roku 1843 francúzskym fyzikom Lucienom Vidiem (1805-1866), ktorý meria atmosférický tlak prostredníctvom deformácií, ktoré vyvíja na kovovú skrinku s vysoko elastickými stenami, vo vnútri ktorej je absolútne vákuum. Väčší ako ortuťový barometer bol dosť nepresný z dôvodu nezrovnalostí v elasticita materiálov.
- Barometer Fortin. Variácia ortuťového barometra, ktorý obsahuje prvky pre pevnú úroveň (skrutku, ktorá spočíva na špičke malého slonovinového kužeľa), udržiava torricelliovu trubicu zavesenú a potom ju celú zakrýva v mosadznej skrinke so štrbinou schopný pozorovať merania.
- Digitálny barometer. Moderný variant, ktorý využíva výhody nového technológie počítačovej techniky, a ktorá využíva špeciálne senzory na presné zachytenie tlaku atmosféry.