§ 42. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли

Насколько сильно воздух давит на всё вокруг? Простым расчётом это значение не получить. Для покоящейся жидкости годится формула p = ρgh, но у воздушного океана нет ровной верхней поверхности: он постепенно редеет и незаметно переходит в космическую пустоту. Вдобавок наверху воздух разрежён сильнее, а притяжение Земли слабее, поэтому ни ρ, ни g не остаются одинаковыми по всей толще. Остаётся другой путь — поставить опыт и дать самой атмосфере показать своё давление.

Возьмём длинную стеклянную трубку с запаянным верхом и нальём в неё воду до самого края. Зажмём открытый конец пальцем, перевернём трубку, опустим этим концом в сосуд с водой и уберём палец. Вода останется наверху и не потечёт вниз (рис. 1) — посмотри, насколько выше уровня в сосуде стоит столб в трубке, хотя снизу его ничто не подпирает. Причина в том, что воздух нажимает на открытую поверхность воды в сосуде, и на любом горизонтальном уровне aa₁ — и снаружи, и внутри трубки — давление получается одинаковым. Раз вода держится, её столб давит слабее атмосферы. Чтобы жидкость всё-таки полилась, столб надо сделать выше или взять жидкость потяжелее.

Вторым способом и воспользовался итальянский учёный Эванджелиста Торричелли (1608—1647). Он взял трубку длиной 1 м и налил в неё ртуть — жидкость примерно в 13,6 раза более плотную, чем вода.