บารอมิเตอร์

บารอมิเตอร์ เป็นเครื่องมือตรวจวัดความดันบรรยากาศ สำหรับวัดค่าความกดดันที่เกิดจากแรงดันของอากาศ โดยใช้ของเหลวหรือวัสดุแข็งที่สัมผัสโดยตรงกับอากาศ การเปลี่ยนแปลงความกดดัน สามารถนำไปพยากรณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในช่วงเวลาสั้น ๆ การวัดความกดดันอากาศหลายจุดนำมาประมวลผลภายในการวิเคราะห์อากาศพื้นผิว (surface weather analysis) เพื่อช่วยค้นหาร่องความกดอากาศ (surface troughs), ระบบความกดอากาศสูง (high pressure systems) และเส้นความกดอากาศเท่า (frontal boundaries) ค้นพบหลักการและประดิษฐ์โดย เอวานเจลิสตา โตร์ริเชลลี

แอนิรอยด์บารอมิเตอร์ แบบใหม่

บารอมิเตอร์แบบปรอทจาก Musée des Arts et Métiers, ปารีส

ประวัติ

บอรอมิเตอร์แบบปรอทสามารถทำขึ้นได้โดยใส่ปรอทในท่อแก้วยาว แล้วคว่ำลงในอ่างปรอท ความดันของปรอทจะทำให้ลำของปรอทค้างอยู่ในหลอด ในแต่ละวันความดันของปรอทจะมีการเปลี่ยนแปลง ความสูงของลำปรอทจะมีการเปลี่ยนแปลงด้วย ความสูงของลำปรอทในภาพวัดระยะได้ 760 mm เรียกว่าความดันมาตรฐานของบรรยากาศ (เขียนว่า 760 mm Hg หรือ 760 มิลลิเมตรปรอท)

แอนิรอยด์บารอมิเตอร์

แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ (aneriod barometer) ชนิดไม่ใช้ปรอทหรือของเหลวแบบอื่น ๆ เป็นบารอมิเตอร์ที่จะทำเป็นตลับโลหะแล้วนำเอาอากาศออกจนเหลือน้อย (คล้ายจะทำให้เป็นสุญญากาศ) เมื่อมีแรงจากอากาศมากดตลับโลหะ จะทำให้ตลับโลหะมีการเคลื่อนไหว ทำให้เข็มที่ติดไว้กับตัวตลับชี้บอกความกดดันของอากาศโดยทำสเกลบอกระดับความดันของอากาศไว้ แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ประดิษฐ์โดยวีดี (Vidi) ในปี พ.ศ. 2388 มีขนาดเล็กพกพาไปได้สะดวก

บารอกราฟ

ใช้หลักการเดียวกันกับบอรอมิเตอร์แบบตลับ แต่ต่อแขนปากกาให้ไปขีดบนกระดาษกราฟที่หุ้มกระบอกหมุนที่หมุนด้วยนาฬิกา จึงบันทึกความกดอากาศ

เครื่องมือวัดประยุกต์

แอลติมิเตอร์

เป็นแอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ ที่นำมาประยุกต์ให้ใช้ความกดดันของอากาศวัดระดับความสูง แอลติมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการบิน เครื่องมือที่นักกระโดดร่มใช้เพื่อการกระโดดร่ม

โดยความสูงที่เพิ่มขึ้นทุก ๆ 11 เมตรจากระดับน้ำทะเล ความกดอากาศจะลดลง 1 มิลลิเมตรปรอท

มานอมิเตอร์

การใช้ประโยชน์

ผู้ผลิต

เอวานเจลิสตา โตร์ริเชลลี เป็นผู้ประดิษฐ์คิดค้นบารอมิเตอร์ ซึ่งเกิดขึ้นจากการแก้ปัญหาการทดลองที่สำคัญ การสร้างน้ำพุกลางบ่อที่ขุดลึกประมาณ 16-18 เมตร ของแกรนด์ดยุกแห่งทัสโคนี พยายามสูบน้ำในท่อให้สูง 12 เมตรหรือมากกว่า โดยขณะลูกสูบยกน้ำขึ้น จะเกิดสุญญากาศทำให้เกิดแรงยกของเหลวขึ้นที่ปลายท่อขาออก แต่ค้นพบว่าไม่ว่าทำอย่างไรก็ขึ้นไปได้เพียงขีดจำกัดที่ 9-10 เมตร ไม่สามารถสูบให้สูงกว่านี้

เมื่อ พ.ศ. 2184 โตร์ริเชลลีทดลองเพิ่มเติมโดยใช้ปรอท ซึ่งหนักเป็น 13-14 เท่าของน้ำ และพบว่าได้ผลทำนองเดียวกัน โดยขีดจำกัดต่ำกว่า เขาสร้างท่อที่มีความยาวประมาณ 1 เมตร บรรจุด้วยปรอท ปลายข้างหนึ่งตัน แล้วติดตั้งในแนวตั้ง ให้ปลายอีกข้างจมอยู่ในอ่าง ปรอทในท่อถูกยกขึ้นไปกับท่อได้สูงเพียงประมาณ 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร แม้ว่าท่อจะถูกยกให้สูงกว่านี้ ภายในเหนือปรอทเป็นสุญญากาศ (Torricellian vacuum) วิธีนี้เป็นที่มาของหน่วยเทียบความดันของอากาศ โดยความดันอากาศที่ระดับน้ำทะเลเท่ากับ 760 มิลลิเมตรของปรอท และที่ระดับความสูงกว่าระดับน้ำทะเล ความดันอากาศจะน้อยกว่า 760 มิลลิเมตรของปรอท

ในปี พ.ศ. 2186 เขาประกาศการค้นพบสิ่งนี้ว่า "บรรยากาศเป็นตัวการทำให้เกิดแรงกดของอากาศเปลี่ยนไปในเวลาต่างกัน" และสิ่งนี้คือเครื่องวัดความดันอากาศเครื่องแรก เป็นการค้นพบที่สร้างชื่อเสียงตลอดกาลแก่เขา หลายศตวรรษต่อมา ชื่อหน่วยในการวัดความดัน จึงถูกตั้งตามชื่อนามสกุลของเขาว่า ทอร์ (torr) ซึ่งก็คือหน่วยมิลลิเมตรปรอทนั่นเอง โดยเทียบ 1 มิลลิเมตรปรอท หรือ 1 ทอร์ เท่ากับประมาณ 133.322 ปาสคาล ในหน่วยอนุพันธ์ของหน่วยเอสไอ เขายังทดลองต่อมา พบอีกว่า แรงดันหรือความดันอากาศในแต่ะวัน จะแตกต่างเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อย ปัจจุบันเข้าใจกันดีว่า ความสูงของของเหลวในท่อแปรผกผันกับความดันอากาศ (ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละระดับความสูง) อีกด้วย

สิทธิบัตร

ตาราง Pneumaticks. Cyclopaedia 1728

ดูเพิ่ม

• พลศาสตร์
• ความดัน
• อุตุนิยมวิทยา
• บรรยากาศ
• สภาพอากาศ
• การพยากรณ์อากาศ
• การวิเคราะห์สภาพอากาศ
• การวิเคราะห์สภาพอากาศพื้นผิว
• เครื่องมือวัดเกี่ยวกับบรรยากาศ
• เทอร์มอมิเตอร์
• ไฮกรอมิเตอร์
• ไซครอมิเตอร์
• ไฮโดรมีเตอร์
• แอรอมิเตอร์
• ศรลม
• มาตรวัดความเร็วลม
• อะนิมอมิเตอร์
• เอวานเจลิสตา โตร์ริเชลลี

แหล่งข้อมูลอื่น

• Burch, David F. The Barometer Handbook; a modern look at barometers and applications of barometric pressure. Seattle: Starpath Publications (2009), ISBN 978-0-914025-12-2.
• Middleton, W.E. Knowles. (1964). The history of the barometer. Baltimore: Johns Hopkins Press. New edition (2002), ISBN 0-8018-7154-9.