给大气“把脉”

时间:2022-10-08 04:52:01

1640年,意大利发生了一件怪事——一位贵族请技师在院子里打井,谁知抽水机抽水时,水像中了邪似的,上升到10米后就不再上升了,而抽水机没有任何问题。

这是怎么回事呢?

意大利物理学家、数学家托里拆利觉得可能是因为大气中有压力。于是,为了验证这一假想,他用水银代替水做实验。

他在一支长1.2米、一端封闭的玻璃管中灌满水银,用手封住开口,然后将玻璃管倒置于水银槽里,再放开堵住管口的手,果然水银柱高度约为水高度(10米)的1/13.6,即76厘米。这个用于实验的装置就是世界上第一个测量大气压强的气压计。

可气压计的实际使用效果如何?大气压在任何地方任何时候都一样吗?它若不恒定,那跟什么因素有关呢?

托里拆利在实验中发现水银柱高度会发生微小的变化,并认为这是因为大气压在变化。可惜,他未能证实这个假说,就去世了。

法国科学家帕斯卡决定进一步研究这个问题。他想:既然大气压是因空气重量而产生,那么海拔高的地方空气较稀薄,大气压应该会小些,玻璃管中的水银柱高度也应该会低些。为此,1647年11月,他派弟弟佩利尔将气压计带到法国南部的多姆山山顶做实验。

实验结果证实了帕斯卡的假想。根据这一结果,他精确地计算出了在海平面以上高度每升高120米,水银柱高度就降低1毫米。

“既然海拔高度与大气压大小有关,那么气候是否与大气压有关呢?”帕斯卡又着手研究这一课题,可由于种种原因,没有取得什么进展。

后来,德国马德堡市市长盖里克对此做了较深入的研究。他制作了一个水气压计,观察水柱高度的变化与天气变化的关系,找到了两者之间的某些联系,如在风暴来临前,气压会下降。据此,他成功地预报了1660年的一次严重风暴。

可见,大气压会随着某些因素的变化而变化,气压计在某些领域有着重要的应用价值,这大大推动了气压计的研制工作。

有人对托里拆利的气压计进行改进,制成虹吸气压计;有人将气压计管子制成倾斜上升状或螺旋上升状,使得大气压的微小变化能够引起水银柱实现较大位移;有人将显微镜和测微计应用到气压计上……未来,还将有更精确、更实用、更美观的气压计问世!

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