همه موجودات زنده روی زمین متوجه فشاری که پوسته عظیم هوای سیاره ما بر آنها وارد می شود، نیستند. دلیل آن این است که آنها از بدو تولد به قرار گرفتن در معرض جو عادت کرده اند و موجودات آنها از نظر بیولوژیکی با آن سازگار شده اند.
در همین حال، چنین ابر گازی در واقع وزن قابل توجهی دارد. توسط گرانش سیاره نگه داشته می شود و به لطف آن به فضای بی پایان تبخیر نمی شود و هزار کیلومتر به سمت بالا کشیده می شود. و این بدان معنی است که پوسته هوا بر هر چیزی که در سطح کره زمین قرار دارد فشار وارد می کند. یک اتمسفر در پاسکال چقدر است؟ دانشمندان در قرن هفدهم موفق شدند فشار هوا را به عدد بیان کنند.
فشار اتمسفر
در سال 1654 در رگنسبورگ، اتو فون گوئریکه به امپراتور فردیناند سوم و دانشمندان دیگرش تجربه‌ای دیدنی داد. فیزیکدان آلمانی دو نیمکره مسی توخالی با اندازه کوچک (حدود 35.6 سانتی متر قطر) برداشت. سپسآنها را محکم به یکدیگر فشار داد و با یک حلقه چرمی آنها را به هم وصل کرد و با استفاده از یک لوله و یک پمپ هوا را از داخل خارج کرد. پس از آن، نیمکره ها قابل جدا شدن نبودند. علاوه بر این، شانزده اسبی که در هر دو طرف کره حاصل به حلقه‌های آهنی بسته شده بودند، نتوانستند این کار را انجام دهند.
این آزمایش اثرات فشار بر اجسام اطراف را به جهان نشان داد. این نیرو بود که هر دو قسمت کره را خیلی تحت فشار قرار داد. بنابراین، اندازه آن واقعا چشمگیر است. دو سال بعد، این تجربه قابل توجه در ماگدبورگ تکرار شد. در حال حاضر 24 اسب تلاش کردند تا کره را بشکنند، اما با همان موفقیت. این نیمکره های مورد استفاده در طول آزمایش با نام ماگدبورگ در تاریخ ثبت شد. آنها هنوز در موزه آلمان نگهداری می شوند.
یک جو در پاسکال
چگونه فشار گوشته گازی سیاره را محاسبه کنیم؟ اگر چگالی هوا و ارتفاع پوسته هوا با دقت مشخص می شد، هیچ چیز آسان تر نخواهد بود. اما در قرن هفدهم، دانشمندان هنوز نمی توانستند چنین چیزهایی را بدانند. با این حال، آنها یک کار عالی انجام دادند. و این اولین بار توسط شاگرد گالیله - توریچلی ایتالیایی انجام شد.
او یک لوله شیشه ای به طول یک متر برداشت و پس از لحیم کردن یکی از انتهای آن را با جیوه پر کرد. و قسمت باز را با همان ماده در ظرفی فرود آورد. در همان زمان، بخشی از جیوه از لوله به سرعت پایین آمد. با این حال، همه بیرون ریخته نشدند. و ارتفاع ستون باقی مانده حدود 760 میلی متر بود. این تجربه بود که متعاقباً محاسبه تعداد پاسکال در یک جو را آسان کرد. این عدد تقریبا می باشد101300 Pa است. این مقدار فشار معمولی اتمسفر است.
توضیح آزمایش توریچلی
فشار جو بر تمام اجسام زمینی تأثیر می گذارد. اما نامحسوس است، زیرا با عمل هوا که در خود اجسام و موجودات زنده است متعادل می شود. آزمایش با نیمکره های ماگدبورگ به خوبی نشان داد که اگر گاز تقریباً در همه جا نفوذ کند چه اتفاقی می افتد. یک فضای بدون هوا به طور مصنوعی در کره حاصل ایجاد شد. در نتیجه، معلوم شد که به طور غیرعادی قوی و غیرقابل تفکیک است که از همه طرف توسط یک جو فشرده شده است، در پاسکال، که مقدار فشار آن، همانطور که قبلاً می دانیم، بسیار قابل توجه است.
همین قوانین زیربنای پمپ ها هستند. مایع به فضای بدون هوا تشکیل شده سرازیر می شود. تا زمانی که فشار هوا و مواد موجود یکدیگر را متعادل کنند بالا می رود. و ارتفاع ستون به چگالی مایع بستگی دارد.
با دانستن این موضوع، توریچلی فشار ایجاد شده توسط یک اتمسفر را اندازه گیری کرد. البته او هنوز نتوانست این مقدار را به پاسکال ترجمه کند. این کار بعدا انجام شد. بنابراین، آن را بر حسب میلی متر جیوه اندازه گیری کرد. مشخص است که فشار اتمسفر معمولاً در زمان ما با واحدهای مشابه اندازه گیری می شود.
نحوه تبدیل اتمسفر به پاسکال
بلز پاسکال فرانسوی (تصویر او کمی بالاتر است)، که نامش واحدهای فشار است، پس از اطلاع از آزمایشات توریچلی،آزمایشات مشابه را در ارتفاعات مختلف با استفاده از جیوه، آب و مایعات دیگر تکرار کرد. و این در نهایت وجود و تأثیر فشار اتمسفر بر اجسام و مواد زمینی را ثابت کرد، اگرچه در آن روزها تردیدهای زیادی وجود داشت.
در زیر نحوه تبدیل فشار در اتمسفر به پاسکال و واحدهای دیگر را نشان می دهد.
این مقدار ثابت نیست و به شاخص های زیادی بستگی دارد. اول از همه، از ارتفاع از سطح دریا. همانطور که پاسکال ثابت کرد، هر چه به قله کوه بالاتر بروید، فشار کمتری خواهید داشت. این به راحتی قابل توضیح است. از این گذشته، عمق پوسته هوا و همچنین چگالی آن کاهش می یابد. و در حال حاضر در ارتفاع تقریباً برابر با 5.5 کیلومتر، نشانگرهای فشار به نصف کاهش می یابد. و اگر 11 کیلومتر صعود کنید، این مقدار چهار برابر کاهش می یابد.
علاوه بر این، فشار اتمسفر به آب و هوا بستگی دارد. به همین دلیل این شاخص در پیش بینی های آن قابل توجه تلقی می شود. به عنوان مثال، هر چه فشار در تابستان بیشتر باشد، احتمال اینکه در این روز خورشید با اشعه های خود راضی باشد و بارندگی نداشته باشد، بیشتر می شود.
