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Erst seinem Schüler und Nachfolger Torricelli war es vorbehalten, 1643 die Gesetze des Luftdrucks zu erkennen und das Barometer zu
erfinden. Er geriet auf die Vermutung, daß eben die Ursache, welche das Wasser nur 10 m hoch steigen lasse
und in dieser Höhe erhalte, das etwa 13½mal schwerere Quecksilber auf einer ebenso vielmal geringern Höhe zurückhalten werde.
Er hatte eine Glasröhre von etwa 1 m Länge an einem Ende zugeschmolzen, sie durch das andre mit Quecksilber angefüllt, die
Öffnung auf dieser Seite mit dem Finger verschlossen und dann die Röhre umgekehrt in ein einige Zentimeter
hoch mit Quecksilber angefülltes Gefäß
[* 6] getaucht, so daß sich die Öffnung unter der Oberfläche des
Quecksilbers befand.
Der Druck der Luft war durch diese Beobachtung evident erwiesen; denn in demselben Grad, wie man sich mit dem Barometer durch das Besteigen
des Bergs der obern Grenze der Atmosphäre genähert hatte und die über der Quecksilberoberfläche ruhende Luftsäule verkürzt
worden war, hatte sich auch die Höhe der Quecksilbersäule verkürzt. Hieraus geht hervor, daß die in
dem einen Schenkel befindliche Quecksilbersäule im Gleichgewicht
[* 8] gehalten wird durch den in dem andern Schenkel zur Geltung
kommenden Luftdruck, und deshalb beruht die Theorie des Barometers auf der Lehre
[* 9] von den kommunizierenden Röhren.
[* 10]
in dem längern Schenkel über der mittlern Höhe des Quecksilbers in dem Gefäß bestimmt wird. Da diese mittlere Höhe aber
nicht genau mit dem jedesmaligen Stande des Quecksilbers im Gefäß übereinstimmt, so sind die Angaben dieser Barometer nur annäherungsweise
richtig, und erst in neuester Zeit sind die Gefäßbarometer dadurch zu wissenschaftlich brauchbaren
Instrumenten gemacht, daß man sie mit sogen. reduzierten Skalen versehen hat, bei welchen
auf das Steigen und Sinken des Quecksilbers in dem Gefäß Rücksicht genommen ist. Um das Gefäß zu vermeiden, bog man die
Glasröhre unten U-förmig um und bildete dadurch ein Paar kommunizierender Röhren, in denen durch den
Niveauunterschied der Quecksilberoberflächen die Größe des atmosphärischen Luftdrucks gemessen wurde.
Diese Form des Barometers heißt Heberbarometer. Wenn auch bei diesem Barometer der Stand des Quecksilbers sowohl in dem kürzern
als auch in dem längern Schenkel bestimmt werden muß und dadurch erst der Niveauunterschied gefunden wird, die Beobachtung
also eine Ablesung mehr als beim Gefäßbarometer erfordert, so hat es vor letzterm doch einen wesentlichen
Vorzug wegen der größern Genauigkeit der erhaltenen Resultate. BeimTransport des Barometers läuft man Gefahr, daß Quecksilber
aus demselben ausfließt, und daß die Röhre durch heftige Schwankungen des Metalls zertrümmert wird. Um dies zu vermeiden,
haben Deluc, Gay-Lussac u. a. eigentümliche Konstruktionen angegeben.
Mit der Skala SS, welche auf der vordern Seite des Brettes angebracht ist und durch die Schraube A verschoben werden kann, sind
zwei Mikroskope
[* 14] M1 und M2 verbunden, von denen das obere M2 mit einem Nonius N versehen ist und durch die Schraube
B selbständig auf ihr bewegt werden kann, während das untere M1 mit der Skala fest verbunden ist
und nur die Bewegungen der letztern mitzumachen im stande ist. Wird nun zuerst durch die Schraube A die Skala so weit verschoben,
daß das Fadenkreuz des Mikroskops M1 auf der untern Quecksilberkuppe steht, und dann das obere Mikroskop
M2 durch die Schraube B ebenso in Bezug auf die obere Quecksilberkuppe eingestellt, so gibt die an dem Nonius N abgelesene
Zahl der Skala die Entfernung der beiden Mikroskope oder, was dasselbe sagt, die Höhe des Barometerstandes an. Gleichzeitig
kann die Temperatur an den beiden Thermometern T1 und T2 abgelesen werden, von denen das erstere
T1 auf der Skala SS aufliegt und das andre T2 im Innern des Instruments angebracht ist, so daß an
ihnen sowohl die Temperatur der Skala als auch die des Quecksilbers abgelesen werden kann. In neuester Zeit sind noch eine Reihe
andrer Konstruktionen ausgeführt, von denen man die von Fueß in Berlin
[* 16] angefertigten Gefäßheberbarometer
[* 15]
(Fig. 4) wohl
als die Stations- und Reisebarometer der Zukunft bezeichnen kann. Leichtigkeit des Transports, Sicherheit
vor zufälligen Beschädigungen, Bequemlichkeit und Schärfe der Ablesung sind bei diesem in seltener Weise vereinigt. In
[* 15]
Fig.
4, welche die obere Halste des Gefäßheberbarometers in kleinerm und die untere in größerm Maßstab
[* 17] darstellt, bedeutet
A A den längern Schenkel des Barometers, welcher in ein mit Quecksilber gefülltes und unten mit einem
Ledersack verschlossenes Gefäß C eintaucht.
Mit letzterm steht der kürzere Schenkel B des Barometers direkt in Verbindung. Bei jeder Beobachtung wird die Quecksilberkuppe
in dem kürzern Schenkel ebenso wie beim Fortinschen Reisebarometer durch die Schraube G auf den Nullpunkt der Skala O eingestellt,
worauf eine mit dem Nonius N versehene Messinghülse D, die unten einen scharfen Rand hat, auf dem längern
Schenkel verschoben wird, bis die obere Quecksilberkuppe in gleicher Höhe mit dem vordern und hintern Teil des Randes steht.
Die Stellung des Nonius auf der Skala bestimmt dann die Barometerhöhe. Der kürzere Schenkel des Barometers endet bei
S, so daß vor jedem Transport des Instruments das Quecksilber durch die Schraube G so hoch gehoben werden kann, daß sowohl
der ganze längere Schenkel als auch der kürzere bis S mit Quecksilber gefüllt und dann durch den Verschluß bei S abgesperrt
werden kann. Der größern Sicherheit wegen ist der Apparat in einen Metallcylinder eingeschlossen, der
nur an den Stellen mit Öffnungen versehen ist, an welchen die Einstellungen und Ablesungen erfolgen. Zu erwähnen wären außerdem
noch das Stationsbarometer von Capeller, das auf den österreichischen Stationen im Gebrauch ist, das Gefäßbarometer mit
reduzierter Skala von Fueß in Berlin, das auf den Stationen der deutschen Seewarte, auf den forstlich-meteorologischen
StationenDeutschlands
[* 18] sowie auf den bayrischen und vielfach auch auf den preußischen Stationen benutzt wird, und die verschiedenen
Marinebarometer.
Um die verschiedenen Barometerbeobachtungen miteinander vergleichbar zu machen, bedürfen dieselben noch einer Reihe von Korrektionen.
Zunächst ist die Temperatur der Luft zu berücksichtigen, denn die Wärme
[* 19] dehnt das Quecksilber aus, beeinflußt
also auch den Stand seiner Höhe in der Glasröhre des Barometers. Man ist übereingekommen, alle Barometerbeobachtungen auf
die Temperatur von 0° zu reduzieren. Deshalb befindet sich an allen guten Barometern ein kleines Thermometer,
[* 20] an dem man die
Lufttemperatur zur Zeit der Beobachtung am Barometer abliest.
Eine
kleine Rechnung ergibt dann die Korrektion, welche man an der beobachteten Barometerhöhe anzubringen hat, um die Höhe
zu finden, welche unter dem augenblicklich vorhandenen Luftdruck bei 0° Wärmevorhanden sein würde. Eine andre Korrektion
ist die durch die sogen. Kapillardepression nötig gemachte. Das Quecksilber bildet nämlich in der Röhre
eine konvexe Wölbung oder Kuppe, den sogen. Meniscus, welcher infolge der Kapillardepression etwas tiefer steht, als er ohne
dieselbe stehen würde. Je enger das Barometerrohr ist, desto größer ist der Einfluß der Kapillardepression, und deshalb
pflegt man zu einem Barometer nur Röhren zu benutzen, deren innerer Durchmesser mindestens 8 mm beträgt. Da der
Einfluß der Kapillarität vom Mechanikus bereits berücksichtigt zu werden pflegt und auch an und für sich nur klein ist,
so wird derselbe am besten durch Vergleichung des Instruments mit einem sogen. Normalbarometer
[* 21] bestimmt werden können.