Барометры

Барометры - это приборы для измерения атмосферного давления. Их показания помогают составлять прогноз погоды. Кроме того, поскольку давление воздуха зависит от высоты, они используются и как высотомеры. Различают несколько типов барометров: барометры с жидкостью и без жидкости, так называемые барометры-анероиды.

Во многих случаях мы составляем свои планы в зависимости от прогноза синоптиков. Для определения погодных условий сегодня используются не только новейшие спутниковые системы и компьютерные базы, но и хорошо зарекомендовавшие себя на протяжении столетий приборы, среди которых одна из лидирующих позиций принадлежит барометру.

Барометр (греч. βάρος - вес, давление и греч. μετρέω - измерить) - прибор для измерения атмосферного давления. Его показания помогают составлять прогноз погоды. Кроме того, поскольку давление воздуха зависит от высоты, барометры используются и как высотомеры. Различают несколько типов барометров: барометры с жидкостью и без.

В первых вес столба жидкости (воды или ртути) уравновешивается давлением атмосферы. Обычно такие барометры представляют собой стеклянную трубку, заполненную жидкостью и запаянной с одного конца. Трубка устанавливается вертикально, открытым концом вниз, в чашку с жидкостью. Высота столба жидкости пропорциональна давлению, поэтому давление измеряется в миллиметрах ртутного столба - "мм рт.ст." или миллиметрах водяного столба - "мм вод.ст." (1 мм рт.ст. = 13,5951 мм вод.ст.). В США, также используют дюйм ртутного столба - "inHg".

В барометре без жидкости, так называемом анероиде (от греч. Α, "не" и греч. Νηρος, "влажный" - т.е. "безводный"),  изменение атмосферного давления заставляет сжиматься или расширяться гофрированную металлическую коробку - сильфон (вакуумную камеру) с разреженным воздухом внутри. Эти деформации, с помощью системы рычагов и шарниров, передаются стрелке, движущейся по шкале, на которой стоят отметки, соответствующие давлению. Показатели анероида со временем изменяются, вследствие изменения упругости стенок коробки, поэтому его необходимо периодически сверять с ртутным барометром. Сильфоны современных барометров изготавливаются из никель-серебряного сплава или закаленной стали. Иногда для выпрямления стенок при понижении давления внутри коробки устанавливается пружина, в других случаях стенки выпрямляются сами, поскольку изготовлены из упругого металла. Современные барометры-анероиды позволяют измерять атмосферное давление с точностью до 0,025 мм рт. ст.

Барометр был изобретен учениками Галилео Галилея, итальянцами Эванджелиста Торричелли и Винченцо Вивиани в 1643 году. Вследствие того, что молекулы воздуха, как все материальные тела, притягиваются  к Земле силой тяжести, воздух, окружающий нашу планету, создает давление, называемое атмосферным. Исходя из представления, что мы живем на дне воздушного океана, который давит на нас, Торричелли предложил Вивиани измерить это давление с помощью запаянной трубки ("Трубки Торричелли"), заполненной ртутью. При опрокидывании трубки в сосуд с ртутью, ртуть из трубки выливалась не полностью, а останавливалась на некоторой высоте, так что в трубке над ртутью образовывался пустое пространство.

С помощью "Трубки Торричелли" в 1664 году французский физик и математик Блез Паскаль доказал существование давления атмосферы. Декарт сразу же предложил идею измерения атмосферного давления на разных высотах, которая также была реализована Паскалем в 1648 году. В 1665 году английский физик и химик Роберт Бойль назвал новый прибор барометром. В 1670 году английский ученый Роберт Гук разработал шкалу барометра, где низкое давление соответствовало дождю и шторму, а высокое - хорошей и сухой погоде. Такие обозначения мы можем видеть и на современных бытовых барометрах, хотя такой простой зависимости между давлением и погодой не существует, связь эта гораздо сложнее.

Появление первого барометра без ртути связано с именем Люсьена Види, французского юриста, ставшего инженером-теплотехником. Изучение манометров пробудило его интерес к барометрам. В 1844 году, он построил и запатентовал барометр-анероид. Преимущества барометров-анероидов заключаются в небольших размерах и высокой надежности, поэтому они находят самое широкое применение. Так, высотомерами-анероидами оборудованы практически все легкие самолеты. Единственное отличие такого высотомера от обычного барометра-анероида заключается в градуировке его шкалы – на ней обозначены не единицы давления, а единицы высоты.

Барометр-анероид, соединенный с самописцем, получил специальное название – барограф. Он незаменим в метеорологии и аэронавигационной службе. Точность такого прибора несколько меньше, чем у обычного барометра-анероида – виной тому погрешности, создаваемые трением пера о бумагу, – поэтому для особо точной регистрации используют т. н. микробарографы.

Раньше бытовой барометр был почти у каждого в доме, а развитых странах Европы существовали специальные настенные барометры для гостиниц и кафе, ресторанов, а так же уличные приборы, которые показывали температуру воздуха и определяли атмосферное давление.  Впоследствии на какое-то время они исчезли из обстановок интерьеров, а люди привыкли узнавать о погоде с помощью телевизора или Интернета. Но сегодня, когда в моду снова вошла классика и солидная основательность, настенный деревянный барометр в рабочем кабинете или гостиной дома может стать не только инструментом для определения атмосферного давления, но и изящным аксессуаром, деталью дизайна, которая дополнит интерьер, выгодно подчеркнув верность хозяина традициям.