Légsúlymérő

(barometerk, Toricelli-féle cső), a levegő nyomásának mérésére szolgáló készülék, melynek feltalálása egybeesik magának a légnyomásnak feltalálásával. Ősidők óta tudták, hogy ha dugattyuval ellátott csőnek (szívócsőnek) egyik végét vizbe vagy más folyadékba mártják és a dugattyut felhúzzák, utána nyomban viz tódul fel a csőbe; azonba a XVII. század közepéig ezt a jelenséget nem a levegő súlyának és az ebből származó nyomásnak, hanem annak tulajdonították, hogy a természet irtózik az ürtől (horror vacui). Galilei, ki a levegő súlyát nemcsak hogy ismerte, de már meg is mérte, a viz felemelkedését akként magyarázta, hogy a horror vacui miatt a viz a dugattyuhoz tapad és midőn firenzei kertészek értesítették, hogy a viz egy újonnan készített szívó kút csövében 18 olasz rőfnél (körülbelül 10 m.) magasabbra nem emelkedik, azt mondá, hogy a tapadás 18 rőfnél magasabb vizoszlop súlyával már meg nem küzdhet és hogy ez a súly a horror vacui mértéke. A helyes megfejtést azonban csak az ő hires tanítványa, Torricelli találta meg 1643. Torricelli ugy vélekedett, hogy a levegő súlyos test létére nyomást gyakorol, és ez a nyomás, mint minden hidrosztatikai nyomás, minden irányban, tehát alulról felfelé is, egyenletesen elterjed és igy egy vizoszlopot is felemelhet; de ha a vizoszlop 18 rőfnél magasabb, a légnyomás már nem tarthatja egyensúlyban és az oszlop fölött üres tér marad; továbbá ugy vélekedett, hogy ha a kisérletet viznél sűrübb folyadékkal hajtanák végre, a folyadékoszlop, a hidrosztatika törvényeinek megfelelőleg, a vizoszlopnál annyiszorta volna alacsonyabb, ahányszorta az illető folyadék sűrübb a viznél; tehát a viznél mintegy 131/2-szer sűrübb kéneső csak 76 cm.-nyire emelkednék fel. A kisérlet igazolta ezt a következtetést. Torricelli mintegy 100 cm. hosszu, egyik végén zárt üvegcsövet kénesővel megtöltvén, a cső nyilt végét ujjával elzárta, a csövet megfordította és ujjával elzárt végét kénesővel megtöltött csészébe merítette. Midőn ujját elvette, a kéneső a csőben alászállott, de csak annyira, hogy a csőben egy 76 cm. magasságu oszlop maradt meg. Pascal és Torricelli kisérleteit a párisi St. Jaques-toronyban más folyadékokkal is ismételte és az ő felhivására Périer az 1570 m. magas Puy de Dôme nevü hegy különböző magasságu pontjain tett kisérletekkel még azt is bebizonyította, hogy a légnyomástól egyensúlyban tartott kénesőoszlop magassága a megfigyelő helyre nehezkedő légoszlop magasságával együtt csökken. Végre kitünt, hogy ha a csőbeli kéneső fölött levő tér (Torricelli-féle ür) és a külső tér között a cső felső végének letörése vagy csap révén közlekedés létesül, a kénesőoszlop rögtön lesülyed és a levegő sziszegéssel a csőbe tódul. Mindezek a kisérletek kétségtelenné tették, hogy a szívócsövekben felemelt vizet a légnyomás tartja egyensúlyban, és hogy a Torricelli-féle kisérletben a kénesőoszlop nyomása pontosan egyenlő evvel a légnyomással.

A Torricelli-féle kisérletet tehát végrehajtva, máris L.-t, azaz a légnyomás mérésére szolgáló készüléket lehet szerkeszteni, mert mindössze is csak arról kell még gondoskodni, hogy a kénesőoszlop magassága akár magára a csőre vésett, akár a csőhöz erősített mérő-vesszővel megmérhető legyen. Egy 76 cm. magasságu kénesőoszlopnak 1 cm² területre való nyomása 1033 g. (l. Légkör) és mivel a folyadékok gyakorolta nyomás egyazon nyomott lap és a folyadéknak egyazon sűrüsége mellett csakis a folyadék magasságától függ: a légnyomás meghatározására is a kénesőoszlopnak az edénybeli kéneső felszinétől számított magassága, melyet röviden L.-állásnak mondanak, teljesen elegendő. A később szerkesztett L.-k kényelmesebbek, pontosabbak vagy könnyebben szállíthatók, de Torricelli alapgondolata mindegyikükben megvan. Azok a L.-k, melyekben a cső kénesővel megtöltött külön edénybe van állítva, edényes L.-k; ilyen maga az eredeti Torricelli-féle L. is; vannak továbbá olyan L.-k, melyeknek nincs edényük, és e helyett a cső alsó vége U-alakulag fel van görbítve, ugy, hogy a borometer kétszáru közlekedő csövet képez, melyben a kénesőnek két szárbeli szintje között levő magasság-különbséget kell lemérni, mivégből v. a mérővessző zéruspontját kell a kéneső alsó szintjére beállítani, vagy pedig mindkét szintnek magasságát kell megmérni s e két magasság különbségét venni. A közönséges L.-kön a felgörbített szárnak az a tájéka, hol a kéneső szintje állani szokott, körte- vagy gömbalakulag van kitágítva; ekkor a légnyomás változásaikor az alsó szint csak keveset változik és közép-magasságban a mérővessző kedzőpontja; de pontos mérést az ilyen L.-vel csak akkor végezhetni, ha az csak a legújabb időkben alkalmazott ugynevezett redukált skálával van ellátva, melyen a kéneső szintjének a körtében való változása figyelembe van véve. Hogy a L.-t szállítás közben baj ne érje, különösen pedig, hogy a Torricelli-ürbe levegő ne hatoljon, különböző szerkezeteket gondoltak ki: ezek az u. n. utazásra való L.-k, mig az egyazon állomáson való megfigyelésre szánt szerkezeteket állomás L.-nek mondják. A L.-állás helyes meghatározására igen fontos, hogy a Torricelli-ürben semmi levegő v. vizgőz ne legyen, minélfogva a L. csőbe töltött lehetőleg tiszta kénesőt a L. összeállítása előtt a kéneső forráspontjáig kell felhevíteni; a művelet a L. kifőzése.

[ÁBRA] 1-2. ábra. Fortin-féle légsúlymérő.

A Fortin-féle utazásra való L. (1. és 2. ábra) edényes L.; hogy az edénybeli kéneső szintje leméréskor mindig összeessék a skála kezdőpontjával, az edény a feneke bőrből van, melyet a nekifekvő b csavarral feljebb kell emelni vagy lejebb kell ereszteni mindaddig, mig a kéneső szintje éppen érinti a c elefántcsont-pecket, mely az átlátszó edény födeléből az edény belsejébe nyulik; e pecek hegye azonban a skála kezdőpontja minfélfogva már csak a kéneső felső szintjének magasságát kell megmérni. Ez a Fortin-féle L.-kön, éppen ugy mint a szivornya-L.-kön, noniusszal történik, melyet vagy pókhálószálas mikroszkóppal, vagy pedig szemközt álló két él segítségével állítunk be. Ha a L.-t szállítani akarják, a b csavarral az edény bőrfenekét annyira kell emelni, hogy a kéneső az edényt egészen kitöltse; ugyanekkor a kéneső a csövet is egészen kitölti, tehát a készülék meg van óva a kéneső rázkódásából származó bajoktól.

[ÁBRA] 3. ábra. Szivornya-légsúlymérő.

A szivornya-L.-k csöve deszkába van illesztve (3. ábra), mely csak két helyen, ahol a kéneső szintje vannak, az OO és PP nyilásokkal van áttörve. Az SS skála, mely A csavarral eltolható, két mikroszkóppal (M1 és M2) van ellátva, melyek közül az alsó (M1) a skálával maradandóan egybe van kötve s a skálával együtt mozdul el, mig a felső (M2) az N noniusszal van ellátva és a B csavar segítségével a skálán elcsúsztatható.A L. állást ugy mérik le, hogy először is az A csavarral a skálát ugy állítják be, hogy az a M. mikroszkóp pókhálószála a kéneső alsó szintjén álljon, ezután a B csavarral a felső mikroszkópot állítják be a kéneső felső szintjére, mi megtörténvén, az N noniusszal a skálán leolvasott szám kifejezi a két pókhálószál távolságát s igy a kénesőoszlop magasságát is. A skálán levő T1 hőmérővel a skála mérsékletét, a készülék belsejében levő T2 hőmérővel pedig a L. kénesőjének mérsékletét lehet mérni. A berlini Fuess edényes L.-i mint utazásra való és mint állomás L.-k egyaránt kitünőek; az 5. ábra a L. felső felét kisebb mérték szerint, a 4. ábra pedig ugyancsak a L.-nek alsó felét nagyobb mérték szerint rajzolva mutatja. A L. hosszabbik AA szára kénesővel megtöltött s alul szintén bőrzacskóval elzárt edénybe merül, mellyel a rövidebbik B szár közvetetlenül közlekedik. Megfigyeléskor a kéneső szintjét a rövidebbik szárban a G csavar segítségével a skála kedzőpontjára, az N noniusszal ellátott D réztok alsó szemközt fekvő éleit pedig a kéneső felső szintjére állítják be; ekkor a noniusznak a skálán való állása meghatározza a barometerállást. A L. rövidebbik szára S-nél végződik; szállítás előtt a G csavarral a kénesőt addig emelik, mig a hosszabbik szárat egészen, a rövidebbiket pedig S-ig kitölti, ezután az S-nél levő zárral elzárják. Igen jó szerkezetüek a bécsi Kapeller L.-i is; nálunk mindennemü szabatos kéneső L. készítésével Kiss Károly (bpesti egyetemi üvegtechnikai) intézete foglalkozik.

A különböző L.-állások csak akor hasonlíthatók össze, ha előbb bizonyos javításokat tesznek rajtuk. Először is figyelembe veendő a mérséklet. Ha a különböző mérsékleteknél egyazon nagyságu légnyomás uralkodik is, a L.-állások mégis különbözők lesznek, mivel a kéncső a melegben kiterjed, ennélfogva sűrüsége, tehát súlya is, a mérséklettel változik, és egyazon légnyomás a ritkább kéncsőből magasabb oszlopot tarthat egyensúlyban, mint a sűrübből. De még a skálának a hossza is, bár jóval kisebb mértékben, szintén változik a mérséklettel. Ennélfogva szokás az összes megfigyeléseket 0°-ra redukálni vagyis kiszámítani, hogy mekkora lett voln a L.-állás, ha megfigyeléskor a kéneső és a skála mérséklete 0° volt volna. Hőtani elveken nyugvó egyszerü számítás mutatja, hogy a t Celsius foknál megfigyelt b L. állásból a 0°-ra redukált B állást (ha a 0-nál helyes skála sárgarézből van) a következő képlet adja: B = b - 0,000162bt.

A következő táblázatban a b-ből levonandó tagnak, vagyis a javítmánynak értéke már össze van állítva.

Egy másik javítást az u. n. hajcsöves depresszió miatt kell végezni. Ugyanis a kénesőnek az üvegcsövekben domboru felülete (meniszkusz) van, mely mélyebben áll, mint a vizszintes felület, és pedig annál mélyebben, mennél szűkebb a cső. Ennélfogva jó L.-khez csak legalább is 8 mm. belső átmérőjü csöveket használnak. A hajcsövesség befolyását, melyet rendszerint már a műszerkészítő kiigazít, igen tágas csövü L.-kkel (normál-L.-k) való összehasonlítás révén határozzák meg. Végre mivel a nehézség, tehát a kénesőoszlop súlya is a geográfiai szélességgel és a tenger szine felett való magassággal változik, a már 0°-ra redukált L.-állásokat még 45° szélességre és a tenger szinére kell redukálni; az az u. n. nehézségi javítás. V. ö. Heller, Az időjárás (Term.-tud. Társ., Budapest 1888, 95. l.)

[ÁBRA] 4-5. ábra. Fuess-féle edényes légsúlymérő.

Még a legjobban szerkesztett kénesős L. szállítása is bajos, minélfogva újabb időben nagyon elterjedtek az u. n. aneroid L.-k (fém-L.-k, szelence- v. rugós L.-k); aneroid, gör. «nem nedves», azaz kéneső nélkül való). Az elsőt az angol Vidi szerkeszté (1847); lényeges része egy madnem légüres, tehát a változó légnyomástól kisebb-nagyobb mértékben behorpasztott fémszelence: a Bourdon-féle aneroid (1850) lényeges része pedig egy körívalaku, légüres, tehát a légnyomástól kisebb-nagyobb mértékben összegörbített fémcső.

[ÁBRA] Átmetszet

[ÁBRA] Alaprajz.

[ÁBRA] 6-7. ábra. Naudet-féle légsúlymérő.

A 6. és 7. ábra a Naudet- és Hulot-tól javított Vidi-féle aneroidot mutatja, mely barometre holstérique néven (gör. «egészen tömör», azaz folyadék nélkül való) nagyon elterjedt. A műszer főrésze a skatulya-alaku és majdnem légüres b fémszelence; a változó légnyomás e szelence hullámzott és rugalmas tetejét kisebb-nagyobb mértékben behorpasztván, ezt a magában véve igen csekély mozgást a c, f, m, u, n emeltyü- és kerékmű mintegy megnagyítva a z mutatóra viszi át, mely óramutató módjára mozog egy köralaku skála felett, melynek beosztása egy jó kéneső-L.-vel való összehasonlítás alapján készül. A zürichi Goldschmid aneroidjaiban a mozgást átvivő bonyolult szerkezet, mely az aneroidok járásában bizonyos szabálytalanságokat okoz, mellőzve van és e helyett két emeltyüvel való kapcsolatban csak egy mikrometer-csavar van alkalmazva. Az aneroidok rendkivül kényelmes és igen érzékeny műszerek, de a légnyomás abszolut meghatározására a leolvasott barometerállásokon okvetetlenül bizonyos javításokat kell tenni, vagy inkább minden egyes eszközhöz javítótáblázatot kell összeállítani. V. ö. ifj. Bodola Lajos, Kirándulók Zsebkönyve (Term.-tudom. Társ., Budapest 1888. II. fej.).

[ÁBRA] 8. ábra. Mérleg-légsúlymérő.

A barometrográfok (barográfok) önjelző L.-k, maguk jegyzik fel a légnyomás változásait; ily eszközöket különböző elvek szerint szerkesztettek. A római Secchi igen jó sikerrel alkalmazta Morland mérleg-L.-jét (8. ábra), mely a légnyomás egyensúlyozta kénesőoszlopnak nem magasságát, hanem súlyát jelzi, tehát egészen független a mérséklettől. A L. csőnek A alsó része csak 6 mm. átmérőjü, de felső végéhez 32 mm. átmérőjü és 60 mm. magasságu B edény van forrasztva. Acsőnek hegyesre kihúzott alsó vége kénesővel megtöltött edénybe merül, felső vége pedig a C kengyel segítségével térdalaku mérlegrúdnak D karjára van függesztve; a rúdnak F másik karja eltolható futósúllyal ellátott acélrúdban végződik. Ugyancsak a mérlegrúdhoz van kapcsolva a K mutató, mely lefelé irányul és a végén egy vizszines állásu csúccsal van ellátva. A mutatónak eme csúcsa előtt P papirszalag állandó sebességgel mozhog, és egy elektromágnesi készülék a csúcsot 10 percnyi időközben a papirosra nyomja; az igy keletkező pontok koordinátái mindenkor meghatározzák a L.-állást. A Hipp-féle barometrográfban aneroid L. van alkalmazva. V. ö. Hoffmann, Bericht über die wissenschaftlichen Apparate der Londoner internationalen Ausstellung im Jahre 1876 (Braunschweig 1878).

A L.-s megfigyelések a legfontosabbak közé tartoznak, melyeket meteorologiai vagy magasságmérési célokból (l. Magasságmérés) és igen sok más kisérletben szoktak tenni. A meteorologiai megfigyelések célja a légnyomásnak és időszakos változásainak a végből való megismerése, hogy a légnyomásnak az időjárással való általános, vagy egyes légköri jelenségekkel (eső, szél) való különös összefüggését megállapítsák. A megfigyelésekből kitünt, hogy a légnyomás a tengerszinén fekvő minden helyen korántsem egyenlő, hanem hogy az egyenlítőtől a sarkok felé növekszik, 30° és 40° É. sz. alatt maximumát éri el, azután ismét fogy és 60° és 70° sz. között a legkisebb. A tengerszinén az átlagos L. állást a különböző É. sz. (j) alatta következő táblázat mutatja.

De a L. egyazon helyen is többféleképen ingadozik; ingadozásai vagy időszakosak (szabályszerüek) vagy nem időszakosak (szabálytalanok). A napi ingadozás, melyet Humboldt oly szabályosnak talált, hogy a L. állásából hozzávetőleg meghatározhatta az időt, a következő: reggli 4 órakor a L. állása a legalacsonyabb, innentől reggel 10 óráig emelkedik, d. u. 4 óráig sülyed, azontul esti 10 óráig emelkedik, hogy reggli 4 óráig ismét sülyedjen. Azok az órák, melyekben a maximum és minimum beáll, a L.-s fordulati órák, melyek az évszakok, de még a földfelület különböző helyei szerint is kevéssé változnak. Az évi ingadozás abban áll, hogy télen a L. kissé magasabban áll mint nyáron; ez az ingadozás az egyenlítői vidékeken nagyobb és szabályosabb járásu mint a mérsékelt és hideg égövekben; a tenger szine feletti tetemes magasságokban csekélyebbé válik. Ha mindazokat a helyeket, melyekben a L.-állások havi középértéke egyenlő, folytonos vonallal összekötjük, az izobár (izobarometrikus) vonalakat nyerjük. A nem időszakos ingadozások télen nagyobbak mint nyáron és a geográfiai szélességgel elannyira növekszenek, hogy az időszakosakat gyakran egészen elfedik.

A L. ingadozásainak oka a szelekben rejlik, s ezek ismét a melegségnek a föld felületén és a légkörben való egyenlőtlen és folyton változó elosztásából származnak. Ha a levegő hideg, vagy ha lehül, nehezebb vagy nehezebbé válik és a L. emelkedik; meleg v. melegedő levegő és légram ellenkezően hat. Az időjárás jellege vidékünkön két rendbeli főramtól, a meleg délnyugati szelektől (egyenlítői áram) és a hideg északkeleti szelektől (sarki áram) függ. Az előbbiek nedvességük miatt felhőket és borulatot hoznak és ilyenkor a L. mélyen áll; sülyedéséből gyakran a magasban vonuló délnyugati áramlás már akkor felismerhető, mikor a szélkakas még egészen csendes. A száraz, északkeleti szelek idején a L. magasan áll, az ég derült. Ha a L. nyáron forró idő után sülyed, némi valószinüséggel zivatart lehet várni, mig ha szél, eső alkalmával mély állás után emelkedni kezd, jó idő várható. Télen magas L.-állás rendszerint akkor van, ha az ellenkező irányu szelek torlódnak, és köd és eső vagy pedig erős havazás várható, a szerint, amint a déli, vagy pedig az északi szél kerekedik felül. Legmélyebben áll a L. viharok alkalmával, melyek általában annál hevesebbek, minél nagyobb a L.-nek megelőző sülyedése, és a gyors és tetemes sülyedéséből mindig erős szélre lehet számítani; viszont, bármily hevesen fujjon is a szél, a L. gyors emelkedéséből a vihar mihamarabb való lecsendesülése várhatni. A mondottakból kitünik, hogy a L. némi tekintetben időjósnak használható, s éppen e körülménynek köszönheti rendkivüli elterjedését; de az időjárásnak csak valamennyire nagyobb időre, p. 24 órára való megjóslása egyidejüleg sok helyen tett folytonos megfigyelést és az időjárást befolyásoló egyéb együtthatóknak gondos egybevetését kivánja meg (L. Időjárás). A Holdnak régente oly nagynak képzelt befolyása a légkör ár-apályára Bouvard és Eisenlohr vizsgálatai szerint a L.-állában 0,0176 mm.-re redukálódik, tehát a közönséges légnyomás-változásokhoz képest elenyésző.

Forrás: Pallas Nagylexikon