Barometer

Barometer, Gerät zur Messung des Luftdruckes, also der Kraft, die durch das Gewicht der Luft in der Atmosphäre auf eine Flächeneinheit ausgeübt wird.

Da eine Luftsäule eine Flüssigkeitssäule im Gleichgewicht hält, kann der Luftdruck durch die Höhe dieser Flüssigkeitssäule ermittelt werden. Eine entsprechende Wassersäule wäre etwa 10,33 Meter hoch und daher etwas unhandlich. Flüssigkeitsbarometer enthalten Quecksilber, das 13,6-mal so schwer wie Wasser ist, wodurch die Quecksilbersäule, die den Luftdruck aufwiegt, im Mittel nur 760 Millimeter hoch ist. Diese 760-Millimeter-Quecksilbersäule legt den mittleren Luftdruck in Meereshöhe fest. Mit der veralteten Einheit des Luftdruckes entspricht das einem Wert von 760 Torr (also 1 Torr = 1 Millimeter Quecksilbersäule) oder mit der heute üblichen Einheit 1 013,2 Hektopascal (hPa, 1 Pascal ist ein Druck von 1 Newton pro Quadratmeter). Das Quecksilberbarometer wurde im 17. Jahrhundert von dem italienischen Mathematiker und Physiker Evangelista Torricelli erfunden – die Einheit Torr geht auf ihn zurück. Das erste Modell beschrieb Torricelli 1644 (Torricelli’sche Leere).

Heutige Quecksilberbarometer bestehen im Prinzip aus einem etwa 840 Millimeter hohen Glasrohr, das oben verschlossen und unten offen ist. Mit Quecksilber gefüllt, wird das Rohr mit dem offenen Ende in einen oben offenen, ebenfalls mit Quecksilber gefüllten Behälter getaucht. Der Quecksilberspiegel im Glasrohr fällt dann auf eine Höhe von etwa 760 Millimeter über dem Spiegel im Behälter. Dabei entsteht im oberen Teil des Rohres ein fast perfektes Vakuum. Schwankungen des Luftdruckes lassen die Flüssigkeit im Rohr steigen oder fallen. Auf Meereshöhe bewegt sich der Spiegel meist zwischen 737 und 775 Millimetern, das entspricht einer Schwankung des Luftdruckes zwischen 930 und 1 070 Hektopascal. Wenn der Quecksilberspiegel mit einer graduierten Skala, die als Vernieranhang bezeichnet wird, abgelesen wird und entsprechende Korrekturen für die Höhe über dem Meeresspiegel (Normalnull), geographische Breite (wegen der Veränderung der effektiven Gravitationskraft), für die Temperatur (wegen der Ausdehnung des Quecksilbers) und für den Durchmesser des Glasrohres (wegen der Kapillarwirkung) gemacht werden, ist die Anzeige eines Quecksilberbarometers auf 0,1 Millimeter genau.

Eine handlichere Form des Barometers, die fast ebenso genau anzeigt, ist das Dosen- oder Aneroidbarometer, bei dem der Luftdruck die elastische Oberseite einer teilevakuierten Dose verformt. Der Grad der Verformung wird über einen Mechanismus und einen Zeiger auf eine Skala übertragen. Spezielle Dosenbarometer werden als Höhenmesser oder Altimeter verwendet, da der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt.

Genaue Wettervorhersagen sind nur durch Aufzeichnung der Größe, Form und Bewegungen von Luftmassen möglich, was nur durch gleichzeitige barometrische Beobachtungen an getrennten Beobachtungspunkten möglich ist. Das Barometer ist daher die Grundlage für Wettervorhersagen.