Return to Video

氣壓計的歷史 (及原理) — 阿薩夫·巴約瑟 (Asaf Bar-Yosef)

  • 0:07 - 0:11
    亞里斯多德有句名言：
    「大自然害怕空白」
  • 0:11 - 0:16
    他宣稱真正的真空，即無物質的空間
    是不可能存在的
  • 0:16 - 0:19
    因為四周的物質會立刻充滿它
  • 0:19 - 0:22
    所幸，他是錯的
  • 0:22 - 0:25
    真空是氣壓計的主要部分
  • 0:25 - 0:27
    氣壓計是測量大氣壓力的儀器
  • 0:27 - 0:30
    因為大氣壓力與溫度相關
  • 0:30 - 0:32
    而大氣中溫度的急遽變化會造成
  • 0:32 - 0:36
    颶風、龍捲風及其它
    極端惡劣的天氣情況
  • 0:36 - 0:38
    所以氣壓計是最基本的工具
  • 0:38 - 0:42
    為天氣預報專家及科學家所用
  • 0:42 - 0:45
    但氣壓計原理是什麼？
    又是如何發明出來的？
  • 0:45 - 0:46
    嗯，這花了點時間
  • 0:46 - 0:50
    因為亞里斯多德及別的古代哲學家
  • 0:50 - 0:55
    視真空為不可能的理論
    在每日生活中似乎說得通
  • 0:55 - 0:59
    將近二千年來
    很少人認真思考過這個問題
  • 0:59 - 1:02
    直到有實際應用的問題出現
  • 1:02 - 1:06
    在十七世紀初，義大利礦工
    面臨的一個很嚴重的問題
  • 1:06 - 1:08
    他們發現他們的泵無法汲水
  • 1:08 - 1:11
    超過 10.3 公尺高
  • 1:11 - 1:15
    當時一些科學家
    包括這位伽利略·伽利萊
  • 1:15 - 1:20
    都提出從水管吸出空氣
    是使水升高填滿空間的原理
  • 1:20 - 1:26
    但是吸力是有限度的
    只能吸到 10.3 公尺高的水
  • 1:26 - 1:29
    然而，真空終究存在的想法
  • 1:29 - 1:31
    大家仍認為具爭議性
  • 1:31 - 1:34
    而對伽利略非正統理論的興奮情緒
  • 1:34 - 1:38
    刺激了義大利人伯提
    做出一個簡單卻高明的實驗
  • 1:38 - 1:40
    以證明真空是可能的
  • 1:40 - 1:42
    一根充滿了水的長管
  • 1:42 - 1:46
    立在一個淺池內，兩端都塞住
  • 1:46 - 1:49
    然後將管子的底端打開
  • 1:49 - 1:51
    水立刻從管中注入盆內
  • 1:51 - 1:56
    直到剩下的水面高度
    降到 10.3 公尺為止
  • 1:56 - 2:00
    因為在頂端留出空間
    也沒有空氣進入管內
  • 2:00 - 2:04
    伯提成功直接製造出穩定的真空
  • 2:04 - 2:08
    但即便真空的可能性已被證明出來
  • 2:08 - 2:11
    不是所有人都滿意伽利略的想法
  • 2:11 - 2:14
    認為這個真空空間施加了一些神秘
  • 2:14 - 2:17
    卻有限的力量在水中
  • 2:17 - 2:21
    埃萬傑利斯塔·托里切利
    是伽利略年輕的學生及朋友
  • 2:21 - 2:24
    決定要從不同的角度看這個問題
  • 2:24 - 2:27
    不去專注於管內的空間
  • 2:27 - 2:30
    他問自己：
    「還有什麼可能會對水作用？」
  • 2:30 - 2:34
    因為唯一接觸水的東西
    就是水池四圍的空氣
  • 2:34 - 2:38
    他相信這些空氣的壓力是唯一
  • 2:38 - 2:41
    使管子的水面不再下降的東西
  • 2:41 - 2:45
    他了解到這個實驗不僅是
    唯一能製造真空的工具
  • 2:45 - 2:47
    其操作還能視為
  • 2:47 - 2:51
    管外水面的大氣壓力
  • 2:51 - 2:54
    及管內水柱的壓力之間達到平衡
  • 2:54 - 2:59
    管內的水會持續下降
    直到兩邊的壓力相同為止
  • 2:59 - 3:02
    剛好就是水面高度為 10.3 公尺時
  • 3:02 - 3:05
    大家不太接受這個想法
  • 3:05 - 3:08
    因為伽利略及其他人習慣上認為
  • 3:08 - 3:12
    大氣沒有重量也不施加任何壓力
  • 3:12 - 3:15
    托里切利決定重做柏提的實驗
  • 3:15 - 3:17
    但以水銀代替水
  • 3:17 - 3:20
    因為水銀密度更高
    它下降的幅度會比水更大
  • 3:20 - 3:24
    而且水銀柱只有 76 公分高
  • 3:24 - 3:28
    這不但使托里切利
    能做出更小巧的儀器
  • 3:28 - 3:32
    還能以此佐證他的想法
    即重量的確是決定性的因素
  • 3:32 - 3:38
    此項實驗的變化是他用兩根管子
    其中一根上面有個大泡泡
  • 3:38 - 3:42
    如果伽利略的詮釋是正確的
    那第二根管上更大的真空空間
  • 3:42 - 3:46
    應施加更多的真空吸力
    且使水銀升得更高
  • 3:46 - 3:49
    但是兩根管子的高度都一樣
  • 3:49 - 3:53
    托里切利理論的終極佐證
    來自布萊茲‧巴斯卡
  • 3:53 - 3:56
    他把這樣的水銀管搬到山上
  • 3:56 - 3:58
    且顯示水銀的高度降低
  • 3:58 - 4:02
    因為大氣壓力
    會隨著海拔增高而減少
  • 4:02 - 4:05
    基於托里切利的原始模型
    所造出的水銀氣壓計
  • 4:05 - 4:10
    仍然是測量大氣壓力最普遍的
    方法，直到 2007 年
  • 4:10 - 4:14
    當時限制了水銀的使用
    因為它有毒
  • 4:14 - 4:17
    導致歐洲不再製造水銀氣壓計
  • 4:17 - 4:19
    儘管如此，托里切利的發明
  • 4:19 - 4:22
    源自其願意探究已行之有年
  • 4:22 - 4:26
    有關真空及空氣重量的學說
    是傑出的榜樣
  • 4:26 - 4:29
    示範了跳出傳統思維
    ──或說真理──
  • 4:29 - 4:31
    如何能產生強烈的衝擊
Title:
氣壓計的歷史 (及原理) — 阿薩夫·巴約瑟 (Asaf Bar-Yosef)
Description:

觀看完整內容：http://ed.ted.com/lessons/the-history-of-the-barometer-and-how-it-works-asaf-bar-yosef

氣壓計是測量空氣壓力的儀器，讓天氣預報員及科學家能更準確預測極端惡劣的天氣狀況。儘管它非常有用，發明氣壓計可不簡單。阿薩夫·巴約瑟 (Asaf Bar-Yosef) 敘述促使氣壓計誕生的一連串科學家及歷史事件，並解釋其原理。

授課：阿薩夫·巴約瑟 (Asaf Bar-Yosef)
動畫：反射製片公司 (Reflective Films)
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:46

Chinese, Traditional subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.