L'histoire du baromètre (et comment il fonctionne) - Asaf Bar-Yosef

Le baromètre est un instrument qui mesure la pression d'air, permettant aux météorologues et savants de prévoir les événements météorologiques extrêmes.
Malgré son utilité incroyable, l'invention du baromètre ne fut pas si facile. Asaf Bar-Yosef décrit les séries de savants et événements qui ont contribué à la naissance du baromètre et il explique comment il fonctionne.

Leçon par Asaf Bar-Yosef, animation par Reflective Films.

Aristote a dit :
« La nature craint les espaces vides. »

quand il a affirmé qu'un vrai vide,
un espace sans matière,

ne pouvait pas exister

parce que la matière environnant
allait le remplir immédiatement.

Heureusement, il avait tort.

Le vide est un élément clé
du baromètre,

un instrument pour mesurer
la pression de l'air.

Parce que la pression de l'air
est en corrélation avec la température

et des changements rapides peuvent causer

des ouragans, tornades et d'autres
événements météorologiques extrêmes,

un baromètre est
outil essentiel

pour les météorologues
et les scientifiques.

Comment fonctionne le baromètre
et comment a-t-il été inventé?

En fait, ça a pris du temps.

Parce que la théorie d'Aristote
et d'autres philosophes de l'Antiquité

concernant l'impossibilité d'un vide
semble rester vraie

dans la vie quotidienne,

peu de gens ont pensé à la remettre
en question pendant presque 2 000 ans

jusqu'à ce que cela s'impose.

Dans la première moitié du 17e siècle,
les mineurs italiens ont rencontré

un gros problème

quand ils se rendirent compte que
leurs pompes ne pouvaient pas lever l'eau

à plus de 10,3 mètres.

Quelques savants à l'époque,
y compris un certain Galilée,

ont suggéré qu'aspirer
l'air du tuyau

faisait monter l'eau
pour remplacer le vide.

Mais sa force est limitée et peut lever
seulement 10,3 mètres d'eau.

Pourtant, l'idée que le vide existe

était toujours controversée.

Et l'enthousiasme sur
la théorie hétérodoxe de Galilée,

a mené Gasparo Berti à conduire
une expérience simple, mais géniale

pour prouver que c'était possible.

Un long tube fut rempli d'eau

et mis dans un bassin peu profond
avec les deux extrémités bouchées.

L'extrémité du bas fut ouverte

et l'eau du tube
se déversa dans le bassin

jusqu’à ce que le niveau d'eau dans
le tube atteigne 10,3 mètres.

Avec un vide en haut,
et l'air ne rentrant pas dans le tube,

Berti a réussi à créer
directement un vide stable.

Mais bien que la possibilité
d'un vide était démontrée,

tout le monde n'était pas d'accord
avec l'idée de Galilée

selon laquelle ce vide exerce
une sorte de force mystérieuse

mais limitée sur l'eau.

Evangelisto Torricelli,
l'élève et ami de Galilée

a décidé d'aborder le problème
sous un autre angle.

Au lieu de se concentrer sur l’espace
libre à l'intérieur du tube,

il se demanda :
« Quoi d'autre peut influencer l'eau ? »

Parce que le seul élément en contact avec
l'eau est l'air environnant le bassin,

il pensait que la pression de l'air
pouvait être la seule chose

qui empêchait le niveau
d'eau dans le tube de baisser plus.

Il s'est rendu compte que l’expérience
n'était pas seulement un outil

pour créer du vide
mais montrait aussi l'équilibre

entre la pression atmosphérique
dans l'eau à l’extérieur du tube

et la pression dans la colonne d'eau
à l'intérieur du tube.

Le niveau d'eau dans le tube baisse
jusqu'à ce que les deux pressions

soient égales, ce qui semble à être
quand l'eau arrive à 10,3 mètres.

Cette idée ne fut pas
facilement acceptée,

parce que Galilée et les autres
avaient toujours pensé

que l'air n'avait aucun poids et
n’exerçait aucune pression.

Torricelli a décidé de répéter
l’expérience de Berti

avec du mercure à la place de l'eau.

Parce que le mercure est plus dense,
il est tombé plus bas que l'eau

et la colonne de mercure est restée
à 76 centimètres de hauteur seulement.

Ça a permis à Torricelli de faire
un instrument plus compact,

mais ça lui a aussi permis de prouver
que le poids est le facteur décisif.

On a refait une expérience avec 2 tubes,
l'un ayant une grande boule au sommet.

Si l’interprétation de Galilée
était correcte,

le vide plus grand du second tube

aurait dû exercer plus d'aspiration et
élever le mercure plus haut.

Mais le niveau dans les deux
tubes était le même.

La preuve finale pour la théorie
de Torricelli est venue avec Blaise Pascal

qui a transporté un tube avec
du mercure sur une montagne

et a prouvé que le niveau
du mercure a baissé

tandis que la pression atmosphérique
a baissé avec l'altitude.

Les baromètres à mercure fondés
sur le modèle initial de Torricelli

sont restés les plus utilisés pour mesurer
la pression atmosphérique jusqu’en 2007

quand les restrictions sur le
mercure du fait de sa toxicité

ont fait qu'ils ne sont plus produits
en Europe.

Toutefois, l'invention de Torricelli,

née de la volonté de remettre en question
les dogmes généralement acceptés

sur le vide et le poids de l'air,
est un excellent exemple

du fait que ne pas rester dans des cases
- ou des tubes -

peut changer beaucoup de choses.