Barometer
Door Helma Rebel-Struijk
Het begon met een proef die moest bewijzen dat lucht niet gewichtloos is. Het mondde uit in de barometer. Als weersvoorspeller siert het instrument bij velen de muur van gang of woonkamer. Voor piloten en bergbeklimmers is de luchtdrukmeter het middel om de hoogte te bepalen.
Voorjaar 1644. De Italiaanse wiskundige en natuurkundige Evangelista Torricelli (160-1647) is aan het experimenteren, geprikkeld door de ideeën van de bekende geleerde Galileo. In tegenstelling tot Galileo is Torricelli ervan overtuigd dat lucht gewicht heeft. Lucht en luchtdruk zijn in die tijd belangrijke onderwerpen van discussie in de wetenschap.
Torricelli pakt een dunne buis en vult die volledig met kwik. Hij plaatst zijn duim op het open einde, keert de buis om, zet hem ondersteboven in een schaal met kwik en haalt zijn duim weg. Het kwikniveau in de buis zakt een beetje, maar niet alle vloeistof stroomt eruit. De ruimte boven het kwik is een vacuüm.
Na nauwkeurige observaties komt Torricelli tot de ontdekking dat de hoogte van de kwikkolom in de buis van dag tot dag varieert. Als het ruw weer is, neemt het niveau af. Bij mooi weer, een hoge luchtdruk, stijgt de kwikkolom. Blijkbaar oefent de lucht druk uit op het kwik in de schaal, waardoor de hoogte van de kwikkolom verandert. Lucht heeft gewicht, concludeert Torricelli. De barometer is uitgevonden: een instrument dat de luchtdruk kan meten.
Naam
Torricelli publiceert deze kennis echter niet, hij werpt zich vooral op de pure wiskunde. De naam barometer komt niet uit zijn pen, zijn tijdgenoot Boyle introduceert die. In de verdere ontwikkeling van de luchtdrukmeter spelen Descartes en Huygens een belangrijke rol. Descartes voorziet rond 1650 de Torricelli-buis van een schaalvergrotingssysteem en een afleesbare schaalverdeling. Huygens verbetert de schaalvergroting (1670) en ontwikkelt de contrabarometer, die veel woningen siert.
Overigens houden al vóór Torricelli wetenschappers zich bezig met het ontwikkelen van weersvoorspellende instrumenten. Zo maakt Ghijsbrecht de Donkere in 1619 de ”motus perpetuus”, een waterweerglas. In die tijd worden rondom Gent de donderglazen, een soort waterweerglazen, gefabriceerd. Ze bestaan uit een peervormig reservoir met aan de voorzijde een naar boven wijzende tuit.
Het donderglas is gevuld met gekleurd water waarboven een constante hoeveelheid lucht zit. Op de tuit na, is het reservoir gesloten. Een hoge luchtdruk drukt het water in de tuit omlaag en perst de lucht boven de vloeistof samen. Het water in de tuit gaat omhoog als de luchtdruk daalt. Bij een sterke daling, zoals bij storm of onweer, stijgt het water zo ver dat het eruit druppelt: het ”gedonder in de glazen”. Nadeel van waterweerglazen is dat de temperatuur invloed heeft op de werking.
Doosbarometer
De doosbarometer heeft inmiddels de kwikbarometer 'ingehaald'. De doosbarometer wordt ook wel metaalbarometer of aneroïdebarometer (aneroïde betekent: zonder vloeistof) genoemd. Hij bevat een vrijwel luchtledige metalen doos, de Vidi-doos, met een flexibele wand. Afhankelijk van de luchtdruk buigt de wand naar binnen of buiten. Een hefboomsysteem brengt deze verandering over op een wijzer, zoals in de huisbarometer, of op een schrijfstift die de luchtdruk voortdurend registreert, bij de barograaf. De uitvinding van de doosbarometer wordt wel toegeschreven aan Nicolas Conté (1798), maar het is Lucien Vidi die in 1844 patent krijgt op de naar hem genoemde metalen doos.
De doosbarometer is makkelijk te vervoeren en daarmee geschikt als hoogtemeter voor luchtverkeer en bergsport. Dat laatste is mogelijk doordat de luchtdruk varieert met de hoogte. Ook in de meteorologie hebben doosbarometers met digitale aflezing de kwikbarometers grotendeels vervangen.
