La storia del barometro (e di come funziona) - Asaf Bar-Yosef

Per vedere l'intera lezione: http://ed.ted.com/lessons/the-history-of-the-barometer-and-how-it-works-asaf-bar-yosef

Un barometro è uno strumento che misura la pressione atmosferica, e consente ai meteorologi e agli scienziati di predire con maggiore precisione eventi atmosferici estremi. Nonostante la sua incredibile utilità, l'invenzione del barometro non fu una passeggiata. Asaf Bar-Yosef descrive una serie di scienziati e di eventi che contribuirono alla nascita del barometro -- e spiega come funziona.

Lezione di Asaf Bar-Yosef, animazione di Reflective Films.

Aristotele pronunciò la frase famosa,
"La natura ha orrore del vuoto",

quando affermò che il vuoto,
l'assenza di materia, non può esistere,

perché la materia che vi sta attorno
lo riempirebbe immediatamente.

Fortunatamente, si scoprì che aveva torto.

Il vuoto è la componente fondamentale
del barometro,

uno strumento per misurare
la pressione atmosferica.

E siccome la pressione atmosferica
è collegata alla temperatura,

e rapidi cambiamenti di pressione
possono contribuire

alla formazione di uragani, tornado,
o altri eventi atmosferici estremi,

un barometro
è uno degli strumenti essenziali

per meteorologi e scienziati.

Come funziona un barometro,
e come venne inventato?

Beh, ci volle un po' di tempo.

Siccome la teoria di Aristotele
e di altri filosofi antichi

sull'impossibilità del vuoto
sembrava valida,

per quasi 2000 anni pochi provarono
seriamente a metterla in discussione

fino a quando la necessità
non fece sollevare la questione.

Nei primi anni del XVII secolo, dei minatori
italiani affrontarono un serio problema

quando scoprirono che le loro pompe
non riuscivano a pompare acqua

a più di 10,3 metri di altezza.

Alcuni scienziati del tempo,
come Galileo Galilei,

proposero di far uscire l'aria dai tubi,
per poter far riempire il vuoto dall'acqua.

Ma una tale forza era limitata e riusciva
a sollevare l'acqua solo fino a 10,3 metri.

Tuttavia, l'ipotesi dell'esistenza del vuoto

era ancora piuttosto controversa.

E l'interesse suscitato dalla teoria
non ortodossa di Galileo,

spinse Gasparo Berti a condurre
un esperimento semplice ma efficace

per dimostrare che era possibile.

Venne riempito un lungo tubo
con dell'acqua,

e posizionato verticalmente in una bassa vasca,
con le due estremità tappate.

L'estremità inferiore del tubo
venne poi aperta,

e l'acqua cominciò a defluire nella vasca,

fino a quando il livello dell'acqua
all'interno del tubo raggiunse i 10,3 metri.

Avendo ottenuto uno spazio
nella parte superiore del tubo,

e non potendo l'aria entrare nel tubo,

Berti era riuscito a creare direttamente
una vuoto stabile.

Sebbene fosse stata dimostrata

la possibilità di creare il vuoto,

nessuno appoggiava l'idea di Galieo

secondo cui quel vuoto esercitava
una qualche forza misteriosa sull'acqua.

Evangelista Torricelli,
il giovane allievo e amico di Galileo,

decise di affrontare il problema
da un altro punto di vista.

Invece di concentrarsi sullo spazio
vuoto all'interno del tubo,

si domandò cos'altro potesse
influenzare l'acqua.

Siccome l'unica cosa a contatto con l'acqua
era l'aria che circondava la vasca,

ritenne che la pressione dell'aria
fosse la forza che impediva

al livello dell'acqua all'interno del tubo
di scendere ulteriormente.

Capì che l'esperimento
non serviva solo per creare il vuoto,

ma che agiva da bilancia

tra la pressione atmosferica
esterna al tubo

e la pressione della colonna d'acqua
all'interno del tubo.

Il livello dell'acqua nel tubo diminuisce

fino a quando le due pressioni
si equivalgono,

cosa che accade quando l'acqua raggiunge
i 10,3 metri di altezza.

Questa ipotesi non venne accettata
facilmente,

dato che Galileo e altri avevano
da sempre ritenuto

che l'aria atmosferica non avesse peso
e che non esercitasse alcuna pressione.

Torricelli decise di ripetere
l'esperimento di Berti

con il mercurio invece che con l'acqua.

Siccome il mercurio era più denso,
scendeva di più rispetto all'acqua,

e la colonna di mercurio raggiungeva
solo i 76 cm di altezza.

Questo non solo permise a Torricelli
di realizzare uno strumento più compatto,

ma sosteneva anche l'idea che il peso
era un fattore cruciale.

Una variante dell'esperimento utilizzava
due tubi, uno con una larga bolla in cima.

Se l'interpretazione di Galileo era corretta,
lo spazio maggiore nel secondo tubo

avrebbe dovuto esercitare
una forza maggiore

e sollevare maggiormente il mercurio.

Ma il livello rimase identico
in entrambi i tubi.

L'ultimo sostegno alla teoria di Torricelli
giunse da Blaise Pascal,

il quale portò con sé su una montagna
un tubo di mercurio,

e vide che il livello di mercurio
si abbassava

a mano a mano che la pressione atmosferica
diminuiva con l'altitudine.

I barometri al mercurio costruiti
secondo il modello originale di Torricelli

rimasero uno dei metodi più comuni
per misurare la pressione atmosferica fino al 2007,

quando le restrizioni sull'uso del mercurio
dovute alla sua tossicità

ne fecero interrompere
la produzione in Europa.

Comunque, l'invenzione di Torricelli,

nata dalla volontà di verificare
certi dogmi da sempre accettati

sul vuoto e sul peso dell'aria,
è un brillante esempio

di come pensare in maniera alternativa

possa avere importanti conseguenze.