Изучение атмосферного давления имеет большую и поучительную историю. Как и многие другие научные открытия, оно тесно связано с практическими потребностями людей.
Устройство насоса было известно еще в глубокой древности. Однако и древнегреческий ученый Аристотель, и его последователи объясняли движение воды за поршнем в трубе насоса тем, что «природа боится пустоты». Истинная же причина этого явления — давление атмосферы — им была неизвестна.
В конце первой половины XVII в. во Флоренции — богатом торговом городе Италии — строили так называемые всасывающие насосы. Устройство такого насоса несложно: он состоит из вертикально расположенной трубы, внутри которой имеется поршень. При подъеме поршня вверх за ним поднимается вода. При помощи этих насосов хотели поднимать воду на большую высоту, но насосы «отказывались» это делать.
Обратились за советом к Галилею. Галилей исследовал насосы и нашел, что они исправны. Занявшись этим вопросом, он указал, что насосы не могут поднять воду выше, чем на 18 итальянских локтей (приблизительно 10 м). Но разрешить вопрос до конца он не успел.
После смерти Галилея эти научные исследования продолжил его ученик — Торричелли. Торричелли занялся и изучением явления поднятия воды за поршнем в трубе насоса! Для опыта он предложил использовать длинную стеклянную трубку, а вместо воды взять ртуть. Впервые такой опыт был проделан его учеником Вивиани в 1643 г.
Раздумывая над этим опытом, Торричелли пришел к заключению, что истинной причиной поднятия в трубке ртути является давление воздуха, а не «боязнь пустоты». Это давление производит воздух своим весом. (А что воздух имеет вес — было уже доказано Галилеем.)
Об опытах Торричелли узнал французский ученый Паскаль. Он повторил опыт Торричелли с ртутью и водой. Однако Паскаль считал, что для окончательного доказательства факта существования атмосферного давления необходимо проделать опыт Торричелли один раз у подножия какой-нибудь горы, а другой раз на вершине ее и измерить в обоих случаях высоту ртутного столба в трубке. Если бы на вершине горы столб ртути оказался ниже, чем у подножия ее, то отсюда следовало бы заключить, что ртуть в трубке действительно поддерживается атмосферным давлением.
«Легко понять, — говорил Паскаль, — что у подножия горы воздух оказывает большее давление, чем на вершине ее, меж тем как нет никаких оснований предполагать, чтобы природа испытывала большую боязнь пустоты внизу, чем вверху».
Такой опыт был проведен, он показал, что давление воздуха на вершине той горы, где производились опыты, было почти на 100 мм рт. ст. меньше, чем у подножия горы. Но Паскаль этим опытом не ограничился. Чтобы еще раз доказать, что ртутный столб в опыте Торричелли удерживается атмосферным давлением, Паскаль поставил другой опыт, который он образно назвал доказательством пустоты в пустоте.
Сейчас такой опыт Паскаля можно осуществить с помощью прибора, изображенного на рисунке 333, где А — прочный полый стеклянный сосуд, в который, пропущены и впаяны две трубки: одна—от барометра Б, другая (трубка с открытыми концами) — от барометра В.
Прибор устанавливают на тарелку воздушного насоса, В начале опыта давление в сосуде А равно атмосферному, оно измеряется разностью высот h столбов ртути в барометре Б. В барометре же В ртуть стоит на одном уровне. Затем из сосуда А воздух выкачивают насосом. По мере удаления воздуха уровень ртути в барометре Б понижается, а в левом колене барометра В повышается. Когда воздух будет полностью удален из сосуда А, уровень ртути в узкой трубке барометра Б упадет и сравняется с уровнем ртути в его широком колене. В узкой же трубке барометра В ртуть под действием атмосферного давления поднимется на высоту h (рис. 334). Этим опытом Паскаль еще раз доказал существование атмосферного давления.
Опыты Паскаля окончательно опровергли теорию Аристотеля о «боязни пустоты» и убедительно подтвердили существование атмосферного давления.
