О движении

Торричелли утверждал, что вода в насосе поднимается давлением воздуха. Чтобы проверить справедливость этого предположения, он решил сделать опыты с другими жидкостями: если оно справедливо, то высота столба жидкости должна быть обратно пропорциональна ее удельному весу.

Для первого опыта была выбрана очень тяжелая жидкость — ртуть, в 13,6 раза более плотная, чем вода.

Наполнив ртутью запаянную с одного конца стеклянную трубку и зажав открытый конец ее пальцем, Торричелли погрузил его в чашку с этой жидкостью. Ртутный столб в трубке, опустившись до высоты 28 дюймов (711 миллиметров), остановился. Над ним же осталось не заполненная ртутью пустота.

Высота столба ртути оказалась во столько раз меньше высоты водяного столба, во сколько ртуть тяжелее воды. Из наблюдения следовало, что водяной и ртутный столбы поддерживаются одинаковым давлением на единицу поверхности жидкости, которое могло быть приписано только давлению атмосферы.

Из подобных опытов, повторенных затем в различных вариантах, Торричелли вывел следствие: жидкость удерживается на такой высоте, чтобы давление ее было равно тому, которое производит столб ртути высотой 28 дюймов.

Это открытие сделало ясным, что «боязнь пустоты» — нелепость: наблюдаемое явление объясняется давлением воздуха на поверхность жидкости в чашке; однако давление воздуха, существование которого было известно еще в древности, не учитывалось до тех пор физиками.

Когда Паскаль узнал об опыте с ртутью, сделанном Торричелли, он заинтересовался этим опытом.

Паскаль в то время еще не отошел от аристотелианских взглядов. Ему хотелось самому на собственном опыте убедиться, справедливы ли они.

Если ртуть поддерживается давлением атмосферы, думал он, то на высокой горе столб ртути должен быть ниже, потому что толща воздуха над ее вершиной меньше, чем над равниной у ее подошвы.

Сделать эту проверку Паскаль попросил своего родственника, жившего в Клермоне, неподалеку от горы Пюи-де-Дом. Опыт показал, что по мере восхождения на гору ртутный барометр действительно медленно снижался. Когда же наблюдатель поднялся на высоту 4300 футов (около 1310 метров), то столб ртути упал больше чем на 3 дюйма (77 миллиметров).

Это наблюдение убедило Паскаля в правильности воззрений Торричелли, и он тотчас же отказался от аристотелианской «боязни пустоты».

«Легко понять, — писал Паскаль после этого опыта, — 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».

Паскаль объяснил давлением воздуха многие явления, казавшиеся до того непонятными, например присасывание, действие медицинских банок и т. п. Опыт с поднятием на гору навел Паскаля на мысль, что по давлению атмосферы можно определять высоту места над уровнем моря. Нужно было только найти зависимость между поднятием и изменением давления.

Различным давлением воздуха в соседних местностях объяснилось происхождение ветра.

Торричелли первый указал, что в теплые дни из церквей дует холодный ветер. «Находящийся в больших зданиях воздух, — писал он, — в это время значительно прохладнее и тяжелее, чем окружающий воздух. Поэтому он вытекает из двери подобно тому, как вытекала бы заключенная в здании вода, если бы внезапно устроили в стене его отверстие».

Интересуясь давлением атмосферы, Торричелли не касался прямо вопроса, волновавшего физиков того времени, — может ли в природе существовать «пустота».

Этой проблемой занялся живший тогда в Германии инженер Отто Герике (1602–1686).

Уроженец Магдебурга, Герике по окончании образования побывал в Англии и Франции. Он обладал большими познаниями в математике, механике и инженерном искусстве.

Во время Тридцатилетней войны Герике был вынужден, спасая жизнь, бежать в 1631 году с семьей из родного города. После этого он работал в разных немецких городах в качестве инженера по возведению укреплений.

Впоследствии Герике возвратился в Магдебург, где был избран бургомистром города. Это позволило ему отдавать много времени и средств физическим опытам.

Сперва Герике пытался получить пустое пространство в хорошо просмоленной бочке. Для этого он наполнил бочку водой, присоединил к ней насос и стал выкачивать воду. Скоро в бочке послышалось как бы кипение. Герике понял, что воздух проникает через поры дерева.

Тогда Герике заказал медный толстостенный полый шар и соединил его с воздушным насосом. Несколько рабочих с трудом выкачивали из шара воздух. Когда после этого открыли кран, воздух со свистом ворвался внутрь шара.

В 1654 году Герике произвел опыт, доказывавший существование давления атмосферы, в присутствии императора Фердинанда III и членов рейхстага в Регенсбурге.

Для этого опыта Герике взял большие медные полушария, плотно прилегавшие одно к другому пришлифованными краями, смазанными для герметичности салом. Сложенные полушария он соединил с воздушным насосом.