Pøíbìhy zemské atmosféry – aneb Za vše mù¾e klima nebo poèasí (10)
ZÁKLADNÍ METEOROLOGICKÉ PØÍSTROJE
O teplomìru
Nyní se musíme poohlédnout po celé Evropì, kde se na pøelomu 16. a 17.st. samozøejmì také „dìly vìci“! Právì v té dobì se toti¾ meteorologie pomalu ale jistì stává z vìdy èistì empirické i vìdou experimentální, nebo» jsou právì vynalézány základní meteorologické pøístroje, které jsou nezbytné pro zkoumání dìjù v naší atmosféøe.
Zaèít musíme v severní Itálii. Nevíme to pøesnì, ale nìkdy koncem 16. st. vynalezl známý Galileo Galilei termoskop – plynový teplomìr na principu roztahování vzduchu a v roce 1611 pak teplomìr kapalinový, ve kterém se ve sklenìné trubici teplem rozpínal vinný líh. Zajímavé je, ¾e trvalo asi 40 let, ne¾ byly teplomìru „vychytány mouchy“ a dosti slušnì se dalo mìøit v polovinì 17. století tzv. florentinským teplomìrem. V roce 1665 pak nizozemský fyzik Christian Huygens navrhl, aby za základní body teplomìrné stupnice byly pova¾ovány bod tání ledu a bod varu u¾ v roce 1659, ale teplomìr v definitivní podobì se objevil a¾ po dalších asi 50 ti letech. Do tohoto dlouhého vývoje pøi experimentech s mìøením teploty se zapojil i Isaac Newton, který plnil teplomìrnou trubici lnìným olejem. První dokonalý rtu»ový teplomìr sestrojil a¾ (nebo u¾?) v roce 1714 Daniel Fahrenheit v Gdaòsku. Nastaly ale velké „tahanice“ o teplomìrnou stupnici. Ta Fahrenheitova nám Evropanùm dìlá potí¾e dodnes! V roce 1730 ale vzdálenost mezi obìma u¾ pøijatými základními body nejdøíve rozdìlil Francouz Réaumur na osmdesát dílkù a stodílnou stupnici zavedl Švéd A. Celsius roku 1742 v Upsale. Mnoho lidí ale asi neví, ¾e jeho pùvodní stupnice byla obrácená, tak¾e 0° byl bod varu a 100° bod mrazu! A opìt a¾ (nebo u¾?) v roce 1757 zkonstruoval Anglièan Ch. Cavedish dva teplomìry na mìøení minimální a maximální teploty, kde stupnice u¾ byly takové, jaké pou¾íváme dodnes.
A ještì bychom nemìli zapomenout na anonymní florentinské skláøe, kteøí na pøelomu 16. a 17. století dovedli vytavit sklenìné trubice „na pøání“ badatelù. Bez tìch všech by pøesné meteorologické pøístroje nebyly vyrobeny!
O tlakomìru
Jestli¾e teplotu vzduchu, kterou nám „pøipravuje“ naše milá atmosféra s pøispìním sluníèka a rùzných fyzikálních a chemických procesù, vnímáme doslova na vlastní kù¾i, s tlakem vzduchu je to jiné. Nìkdo – na pøíklad kardiaci – si tlakové zmìny uvìdomují, vìtšina lidí však tyto zmìny nepoci»uje! A tak není divu, ¾e i kdy¾ o tlaku vzduchu mìl jakousi pøedstavu u¾ Aristoteles, první jednoduchý tlakomìr byl sestrojen a¾ v roce 1643.
Právì tehdy pøišel italský fyzik E. Torricelli na to, ¾e „nìco“ pùsobí na rtu»ový sloupec uzavøený v trubici. Ovšem první opravdu zdaøilý experiment se sloupcem rtuti, provedl jeho pøítel V. Viviani a vlastnì teprve ten tak prokázal existenci tlaku vzduchu. A mimo jiné bylo v trubici nad rtutí objeveno vakuum – vzduchoprázdno. Ihned se pøišlo na to, ¾e tlak se témìø neustále mìní, nebo» rtu» v trubici den ode dne buï stoupala, nebo klesala. To vše se dìlo v Itálii, ale zapomíná se na to, ¾e podobné pokusy v polovinì 17. století provádìl i minule zmiòovaný J. M. Marci. Výzkumy na tomto poli dosud nezoraném pokraèovaly rychlým tempem. V záøí roku 1648, asi mìsíc pøed uzavøením Vestfálského míru, dokázal mìøením Francouz Blaise Pascal, ¾e tlak vzduchu s výškou klesá. I kdy¾ neznal pøesnou výšku vzduchového sloupce, pøesto dokonce se slušným výsledkem vypoèítal celkovou hmotnost naší atmosféry!
U¾ o rok pozdìji, tedy v roce 1649 pak zaèíná pravidelné mìøení tlaku vzduchu hned na nìkolika místech v Evropì – ve Francii v Clermontu a v Paøí¾i, a pak ve Stockholmu. Mìli bychom pøipomenout, ¾e ve sklenìné trubici o prùøezu 1 cm ètvereèního byla buï rtu», kterou tlak vzduchu „vyhnal“ do výšky kolem 75 cm, anebo voda, která ovšem vystoupla a¾ do výšky kolem 10 metrù!
Termín „barometr“ zavedl v roce 1665 Robert Boyle a v roce 1675 pak další Anglièan S. Morland sestrojil první barograf, tedy samozapisující pøístroj. Mnohem známìjší je pak nìmecký všestranný uèenec G. W. Leibnitz, který koncem 17. století pøišel na princip aneroidu. Fungující aneroid s Vidieho krabièkou a kruhovou stupnicí, tak jak ho známe z našich bytù, zkonstruoval francouzský mechanik L. Vidie a¾ kolem roku 1845.
Co se týèe teoretických objevù, anglický astronom, geofyzik a meteorolog Edmund Halley objevil kromì nejznámìjší komety v roce 1685 i fakt, ¾e tlak a hustota vzduchu ubývají s výškou øadou geometrickou. A teprve po více ne¾ sto letech tuto pouèku opravil jeden z nejvìtších vìdcù vùbec – P. S. de Laplace, a to tak, ¾e tlak vzduchu s výškou ubývá logaritmicky. Kdy¾ to trochu zjednodušíme, tak pøi výstupu nad zemský povrch (pøesnìji nad hladinu moøe) o ka¾dých asi 5 500 metrù klesne tlak nad polovinu. Tedy – je-li na hladinì moøe tlak 1000 hektopascalù, je v nadmoøské výšce 5 500 m tlak 500 hPa, ve výšce 11 000 m 250 hPa atd. A tak ve vrstvì od hladiny moøe do výšky asi 36 km je soustøedìno 99% hmotnosti celé atmosféry! Ale to u¾ asi plýtvám èísly a ètenáøe unavuji…
ZÁKLADNÍ METEOROLOGICKÉ PØÍSTROJE
O tlakomìru