βαρόμετρο

Όργανο για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. Το πρώτο β. το επινόησε ο Ιταλός Τοριτσέλι, στην προσπάθειά του να εξηγήσει γιατί οι αναρροφητικές αντλίες δεν μπορούν να ανεβάσουν το νερό πάνω από ένα ορισμένο ύψος. Το υδραργυρικό β. του Τοριτσέλι αποτελείται από έναν γυάλινο σωλήνα μήκους περίπου ενός μέτρου, κλειστό στη μία άκρη, και από μία λεκάνη· και τα δύο είναι γεμάτα υδράργυρο. Αν βυθίσουμε την ανοιχτή άκρη του σωλήνα στο υγρό της λεκάνης, ο υδράργυρος του σωλήνα κατεβαίνει λίγο, αφήνοντας στο επάνω μέρος έναν κενό χώρο (κενό του Τοριτσέλι). Το ύψος της στήλης του υδραργύρου μέσα στον σωλήνα, αν μετρηθεί από την επιφάνεια του υδραργύρου της λεκάνης, είναι 760 χιλιοστά στο επίπεδο της θάλασσας και υπό κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Ο Τοριτσέλι έφτασε στο συμπέρασμα ότι η πίεση που ασκεί η ατμόσφαιρα στην ελεύθερη επιφάνεια του υδραργύρου της λεκάνης είναι τόση ώστε να εξισορροπεί την πίεση της στήλης του υδραργύρου. Από αυτό προκύπτει ότι το ύψος της στήλης του υδραργύρου αποτελεί ένα μέτρο της ατμοσφαιρικής πίεσης. Το ίδιο συμβαίνει και για μια στήλη ύδατος, η οποία μπορεί να ανέβει μέσα στον σωλήνα μιας αναρροφητικής αντλίας σε ύψος περίπου δέκα μέτρων, λόγω του μικρότερου ειδικού του βάρους. Για την ακρίβεια, το ύψος είναι 10,33 μ. = 0,76 μ. x 13,59, όπου 13,59 το ειδικό βάρος του υδραργύρου. Αργότερα, επειδή έγινε αντιληπτό ότι η ατμοσφαιρική πίεση ελαττώνεται ανάλογα με την αύξηση του ύψους από την επιφάνεια της θάλασσας και ότι υπάρχει συνάρτηση μεταξύ των μεταβολών της ατμοσφαιρικής πίεσης και των ατμοσφαιρικών συνθηκών, χρειάστηκε να επινοηθούν β. καταλληλότερα για τρέχουσα χρήση, μεταξύ των οποίων και το υδραργυρικό σιφωνοειδές β. Αυτό σχηματικά είναι ένας σωλήνας λυγισμένος σε σχήμα U, με το ένα σκέλος κλειστό, μήκους περίπου ενός μέτρου, και με το άλλο σκέλος βραχύ και ανοιχτό. Ο σωλήνας περιέχει υδράργυρο. Καθώς μεταβάλλεται η ατμοσφαιρική πίεση, μεταβάλλεται και η διαφορά στάθμης που παίρνουν οι ελεύθερες επιφάνειες του υδραργύρου στα δύο σκέλη. Στο β. του Τοριτσέλι, όταν η ατμοσφαιρική πίεση αυξάνεται ή ελαττώνεται, κατεβαίνει ή ανεβαίνει αντίστοιχα η στάθμη του υδραργύρου στη λεκάνη και από αυτό μεταβάλλεται ελαφρά το ύψος της στήλης στον σωλήνα (σφάλμα χωρητικότητας). Το μειονέκτημα αυτό εξουδετερώθηκε με το υδραργυρικό β. του Φορτέν. Αυτό αποτελείται κυρίως από έναν σωλήνα Toριτσέλι, βυθισμένο στον υδράργυρο που περιέχει ένας κύλινδρος κλειστός στη βάση του με ένα δέρμα δορκάδας. Η θέση του δέρματος μπορεί να μεταβληθεί από μια βίδα, η οποία το πιέζει στο κέντρο του και όταν περιστραφεί, φέρνει τη στάθμη του υδραργύρου μέσα στον κύλινδρο έως την κορυφή ενός μικρού κώνου από ελεφαντόδοντο, διατηρώντας έτσι τη στάθμη αυτή σε σταθερό επίπεδο. Το β. καλύπτεται τελείως από ορείχαλκο –εκτός από δύο κάθετες αντιδιαμετρικές θυρίδες– έτσι ώστε να είναι ορατή η ελεύθερη επιφάνεια του υδραργύρου μέσα στον σωλήνα. Στο ένα χείλος της μπροστινής θυρίδας υπάρχει μια διαβάθμιση σε χιλιοστά και ένας βερνιέρος για την ανάγνωση των δεκάτων του χιλιοστού. Στο πίσω μέρος υπάρχει ένα μικρό κάτοπτρο για την ακριβή παρατήρηση του επιπέδου της στάθμης του υδραργύρου. Με το β. είναι συνδεδεμένο ένα θερμόμετρο. Τα β. Φορτέν χρησιμοποιούνται στα επιστημονικά εργαστήρια για μετρήσεις μεγάλης ακρίβειας και τα αποτελέσματα μετρήσεων πρέπει να υποστούν διόρθωση, αφού λάβουμε υπόψη κάθε παράγοντα που μπορεί να επηρεάσει τις ενδείξεις: θερμοκρασία του περιβάλλοντος, επιτάχυνση της βαρύτητας στον τόπο μέτρησης, τάση των ατμών του υδραργύρου. Για τη μέτρηση υψών, όπως και για την πρόγνωση του καιρού, κατασκευάστηκαν μεταλλικά β., τα οποία είναι και πιο εύχρηστα και πολύ φθηνότερα από τα υδραργυρικά, αν και μικρότερης ακρίβειας. Αυτά ονομάζονται μεταλλικά ανεροειδή και μεταλλικά ολοστερικά β. Τα πρώτα αποτελούνται από έναν μεταλλικό σωλήνα με ελλειπτική διατομή και κυκλικό σχήμα, μέσα στον οποίο επικρατεί ένα υψηλό κενό αέρα. Ο σωλήνας αυτός στερεώνεται μόνο σε ένα σημείο και τα δύο ημικύκλια, που σχηματίζονται έτσι, είναι κινητά. Όταν η ατμοσφαιρική πίεση αυξάνεται, τα άκρα του σωλήνα τείνουν να πλησιάσουν μεταξύ τους. Στην αντίθετη περίπτωση τείνουν να απομακρυνθούν. Τα άκρα των τόξων συνδέονται με μια μικρή ράβδο, που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από το κέντρο της. Κάθε αυξομείωση της απόστασης την κάνει να περιστρέφεται και με έναν μηχανισμό από οδοντωτούς τροχούς και μοχλούς μετακινεί έναν δείκτη. Τα μεταλλικά ολοστερικά β. αποτελούνται από ένα μικρό κουτί που σχηματίζεται από κυματοειδείς μεταλλικές επιφάνειες. Πριν από το κλείσιμο του κουτιού αφαιρείται ο αέρας. Στην επάνω επιφάνεια, που είναι ευαίσθητη στις μεταβολές της ατμοσφαιρικής πίεσης, στηρίζεται ένα ελατήριο το οποίο μετακινεί ανάλογα έναν δείκτη μέσω ενός συστήματος μοχλών. βαρογράφος. Πρόκειται για μεταλλικό ολοστερικό β., το οποίο έχει διασκευαστεί έτσι ώστε να καταγράφει τις μετρήσεις του. Στον βαρογράφο, οι χρονικές μεταβολές της πίεσης καταγράφονται με τη βοήθεια ενός ιδιαίτερου οργάνου. Μια καταγραφική ακίδα, συνδεδεμένη με τον δείκτη του οργάνου, χαράζει πάνω σε μια εκτυλισσόμενη και κατάλληλα βαθμονομημένη ταινία χαρτιού τη βαρομετρική καμπύλη. Όταν στον βαρογράφο έχουν ενσωματωθεί και λειτουργίες υψομέτρου, τότε λέγεται υψογράφος. βαρομετρική καμπύλη. Γραμμή που χαράζει στη βαθμονομημένη ταινία ο αυτόματος βαρογράφος και η οποία δείχνει τις αυξομειώσεις της πίεσης σε συνάρτηση με τον χρόνο. βαρομετρικής πίεσης, συντελεστής. Συντελεστής αναλογίας στη σχέση που δίνει τη μεταβολή της ροής των σωματίων της κοσμικής ακτινοβολίας σε συνάρτηση με τη διαφορά Δρ ανάμεσα στην πίεση του περιβάλλοντος και μια πίεση αναφοράς: ΔΝ (Pc) / (NPc) = – [αi Δp, όπου Ν (Pc) είναι η ροή των σωματίων που καταγράφει ένας δεδομένος ανιχνευτής σε μια περιοχή όπου το κατώφλι μαγνητικής ακαμψίας είναι Pc, και ai ο σ.β.π. Για να μπορέσουμε να αποδώσουμε τις χρονικές μεταβολές της δευτερογενούς συνιστώσας σε μεταβολές της πρωτογενούς ροής, πρέπει ο ατμοσφαιρικός μετατροπέας που συνδέει την πρωτογενή ακτινοβολία με τον ανιχνευτή στο έδαφος να παραμείνει σταθερός. Οι μετεωρολογικές συνθήκες, όμως, μεταβάλλονται και επηρεάζουν τη ροή των κοσμικών ακτινών. Ένας από τους κύριους μετεωρολογικούς παράγοντες που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι η βαρομετρική πίεση, γιατί αυτή δίνει ένα μέτρο της ολικής μάζας της ατμόσφαιρας πάνω από το όργανο ανίχνευσης και, όπως είναι φανερό, όσο αυτή η μάζα αυξάνεται τόσο λιγότερα δευτερογενή σωμάτια φτάνουν στον ανιχνευτή. Η παραπάνω εξίσωση δίνει τη λύση: Ν (Pc) = N0 (Pc)e – [α (p0 – p)], όπου Ν0 (Pc) είναι η ροή στην κανονική πίεση Ρ0. Ο σ.β.π., όταν ανιχνεύονται νετρόνια, παίρνει την τιμή αn 1, ενώ όταν ανιχνεύονται μεσόνια, παίρνει την τιμή αm 0,3. βαρομετρική τάση. Η μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης στη διάρκεια των τριών ωρών που προηγούνται από κάθε παρατήρηση (π.χ. η μεταβολή της πίεσης από την 5ω – 8ω αποτελεί τη β.τ. που αντιστοιχεί στην 8ω). Εκφράζεται σε δέκατα του χιλιοστοβάρου και είναι θετική αν η πίεση κατά την ώρα της παρατήρησης είναι μεγαλύτερη από την πίεση πριν από τρίωρo και αρνητική αν είναι μικρότερη. Η β.τ. έχει μεγάλη σημασία για την ανάλυση και την πρόγνωση του καιρού, γιατί μπορούμε να δούμε εύκολα σε ποιες περιοχές η πίεση αυξάνεται ή ελαττώνεται. Αν σε έναν χάρτη ενώσουμε τους τόπους που έχουν την ίδια β.τ. κατά την ίδια ώρα, προκύπτουν καμπύλες που λέγονται ισαλοβαρείς. βαρομετρικός τύπος. Ο τύπος που δίνει τη μεταβολή της πίεσης του αερίου στην ατμόσφαιρα της Γης σε συνάρτηση με το ύψος, με την προϋπόθεση όμως ότι η θερμοκρασία δεν μεταβάλλεται με το ύψος: p = P0e-mgx/RT, όπου p η πίεση σε ύψος Χ, m η μάζα ενός μορίου, g η επιτάχυνση βαρύτητας, R η παγκόσμια σταθερά των αερίων, Τ η απόλυτη θερμοκρασία και Ρ0 η πίεση, όταν χ = 0. Ο τύπος αυτός προέρχεται από την υδροστατική εξίσωση που δείχνει ότι η μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης με το ύψος είναι ανάλογη προς την πυκνότητα p = = – ge. βαρομετρικό φως. Ασθενική λάμψη που παράγεται στον κενό χώρο ενός υδραργυρικού β., όταν το όργανο αναταράζεται. Το φως προέρχεται από τους ατμούς υδραργύρου ή άλλου πολύ αραιωμένου αερίου στον χώρο πάνω από τον υδράργυρο, καθώς διεγείρεται από την επίδραση των ηλεκτρικών φορτίων που δημιουργούνται με την τριβή του υδράργυρου πάνω στο γυαλί. Το φαινόμενο ανακαλύφθηκε από τον Γάλλο αστρονόμο Ζαν Πικάρ το 1675 και χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή των σωλήνων Γκάισλερ (πριν από την εξαγωγή του αέρα εισαγόταν στον σωλήνα μικρή ποσότητα υδραργύρου που με την τριβή του στα τοιχώματα, όταν ο σωλήνας αναταραζόταν, δημιουργούσε τα απαραίτητα φορτία για τη διέγερση του σωλήνα). Η μεταβολή της πίεσης ανυψώνει ή κατεβάζει τη στήλη του υδράργυρου στο βαρόμετρο του Τοριτσέλι. Το σχέδιο παριστάνει τη λειτουργία του. Η μεταβολή της πίεσης αλλοιώνει μια διάταξη υψηλής αραίωσης στο μεταλλικό βαρόμετρο. Στον βαρογράφο, η ακίδα που συνδέεται με τον δείκτη του οργάνου χαράσσει τη βαρομετρική καμπύλη σε μια βαθμονομημένη ταινία (φωτ. Mariani).

* * *

το

όργανο για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης.