기압계

Barometer
기압계
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기압계는 특정 환경에서 기압을 측정하는 데 사용되는 과학적인 기구다. 압력 경향은 단기간 날씨 변화를 예측할 수 있다. 많은 기압 측정은 지표면 기압골, 압력 시스템 및 전면 경계를 찾는 데 도움이 되도록 지표면 기상 분석에서 사용된다.

기압계와 압력계(가장 기본적이고 일반적인 유형의 고도계)는 본질적으로 동일한 기구지만 다른 용도로 사용된다. 고도계는 고도에 대응하는 대기압과 일치하는 다른 레벨에서 사용되도록 되어 있는 반면, 기압계는 같은 레벨로 유지되고 날씨와 날씨 요소에 의해 야기되는 미묘한 압력 변화를 측정한다. 지구 표면의 평균 대기압은 940 - 1040 hPa(mbar) 사이에서 변화한다. 해수면의 평균 대기압은 1013 hPa(mbar)이다.

어원

"바로미터"라는 단어는 고대 그리스어에서 유래되었다: βάροςςς, 로마자: "체중"을 의미하는 바로스, 고대 그리스어: μέττρρρον, 로마자: "측정"을 의미하는 메트론.

역사

에반젤리스타 토리첼리는 1643년 기압계를 발명한 공로를 널리 인정받고 있지만,[1][2] 역사적인 문서에서도 이탈리아의 수학자 겸 천문학자 가스파로 베르티가 의도치 않게 1640년에서 1643년 사이에 기압계를 만들었음을 시사한다.[1][3] 프랑스의 과학자, 철학자 레네 데카르트는 1631년에 이르면 대기압을 측정하기 위한 실험의 설계를 기술했지만, 당시 그가 작동 기압계를 구축했다는 증거는 없다.[1]

1630년 7월 27일, 조반니 바티스타 발리아니는 갈릴레오 갈릴레이에게 약 21미터 높이의 언덕을 가로질러 이끌었던 사이펀이 작동하지 않는 실험을 설명하는 편지를 썼다. 갈릴레오는 그 현상에 대한 설명으로 응답했다: 그는 물을 지탱하는 것이 진공상태의 힘이라고 제안했고, 어느 정도 높이에서는 물의 양이 단순히 너무 많아져서 그 힘은 더 이상 지탱할 수 없게 되었다. 마치 그렇게 많은 무게만을 지탱할 수 있는 코드처럼 말이다.[4][5] 이것은 아리스토텔레스로 거슬러 올라가는 공포 바쿠이("자연적으로 진공상태는 싫어한다") 이론을 재작성한 것이며, 갈릴레오는 저항세자 델 바쿠오라고 다시 평정했다.

갈릴레오의 사상은 1638년 12월 그의 Discorsi에서 로마에 도달했다. 라파엘 마기오티와 가스파로 베르티는 이런 생각에 들떠서, 사이펀으로 하는 것 말고도 더 나은 진공 생산을 시도할 수 있는 방법을 모색하기로 했다. 마기오티는 그런 실험을 고안해냈고, 1639년과 1641년 사이 베르티(마기오티, 아타나시우스 커처, 니콜로 주치 등이 참석한 가운데)가 그 실험을 수행했다.[5]

베르티의 실험에 대한 네 가지 설명이 존재하지만, 그의 실험의 간단한 모델은 양쪽 끝이 다 꽂혀 있는 긴 관을 물로 채운 다음 튜브를 이미 물이 가득 찬 대야에 세워 놓는 것으로 구성되었다. 튜브의 아래쪽 끝이 열리고, 그 안에 있던 물이 대야로 쏟아져 나왔다. 그러나 관 속의 물의 일부만 흘러나왔고, 관 내부의 수위는 정확한 수위에 머물렀는데, 우연히 발리아니와 갈릴레오가 사이펀에 의해 제한되었던 것과 같은 높이인 [6]10.3m(34ft)가 되었다. 이 실험에서 가장 중요한 것은 물이 낮아지면 그것을 채울 수 있는 공기와 중간 접촉이 없는 튜브에 그 위 공간을 남겨두었다는 것이다. 이는 수면 위 공간에 진공이 존재할 가능성을 시사하는 것 같았다.[5]

갈릴레오의 친구이자 학생인 토리첼리는 실험 결과를 참신한 방법으로 해석했다. 그는 진공상태의 끌어당기는 힘이 아닌 대기의 무게가 관 속에 있는 물을 잡아줄 것을 제안했다. 1644년 미켈란젤로 리치에게 보낸 실험에 관한 편지에서 그는 다음과 같이 썼다.

많은 사람들이 진공이 존재하지 않는다고 말했고, 다른 사람들은 진공이 자연의 혐오감에도 불구하고 그리고 어려움에도 불구하고 존재한다고 말해왔다. 나는 진공이 자연의 저항 없이 존재한다고 말한 사람은 아무도 없다. 나는 이렇게 주장하였다: 만일 우리가 진공상태를 만들려고 노력한다면, 저항력을 얻을 수 있는 명백한 원인이 발견될 수 있다면, 분명히 다른 원인으로부터 오는 그러한 작전들을 진공상태로 돌리려고 하는 것은 어리석은 것처럼 보인다; 그래서 아주 쉬운 계산을 함으로써, 나는 내가 지정한 원인(즉, thh)을 발견했다.e 대기의 무게)는 우리가 진공을 만들려고 할 때 보다 더 큰 저항을 제공하도록 스스로 해야 한다.[7]

전통적으로 (특히 아리스토텔레스인에 의해) 공기는 무게가 없다고 생각되었다. 즉, 표면 위의 수 킬로미터의 공기는 그 아래 있는 몸에 어떠한 무게도 행사하지 않았다. 갈릴레오조차도 공기의 무중력 상태를 단순한 진리로 받아들였었다. 토리첼리는 그런 가정에 의문을 제기하고 대신 공기는 무게가 있고 물기둥을 떠받치는 것은 후자(진공의 끌어당기는 힘이 아니라)라고 제안했다. 그는 물이 (c. 10.3 m)에 머무르는 수위는 공기가 그것을 밀어내는 중량의 힘을 반영하고 있다고 생각했다(특히, 분지의 물을 밀어내고 따라서 관에서 그 안으로 얼마나 많은 물이 떨어질 수 있는가를 제한한다). 즉, 그는 기압계를 균형, 즉 측정의 도구(단순히 진공상태를 만드는 도구로서가 아니라)로 보았고, 이런 식으로 처음 보는 사람이었기 때문에 전통적으로 기압계의 발명자로 여겨지고 있다(지금 우리가 용어를 사용하고 있다).[5]

토리첼리의 험담하는 이탈리아 이웃에 떠도는 소문들 때문에, 토리첼리는 자신이 어떤 형태의 주술이나 마법에 종사하고 있다는 것을 포함시켰기 때문에, 체포될 위험을 피하기 위해 자신의 실험을 비밀로 해야 한다는 것을 깨달았다. 그는 물보다 무거운 액체를 사용할 필요가 있었고, 이전의 협회와 갈릴레오의 제안으로부터 수은을 사용함으로써 더 짧은 관을 사용할 수 있다고 추론했다. 물보다 약 14배 정도 밀도가 높은 수은으로 지금은 10.5m가 아닌 80cm의 튜브만 필요했다.[8]

1646년, 블라이즈 파스칼은 피에르 페티트와 함께 토리첼리의 실험을 반복하고 완성시켰는데, 그는 1644년 말에 토리첼리에게 실험을 보여 주었던 마린 메르센느로부터 그 이야기를 직접 듣고 나서 토리첼리의 실험을 완성시켰다. 파스칼은 더 나아가 기압계의 공간을 채운 액체에서 나온 증기라는 아리스토텔레스 명제를 시험하기 위한 실험을 고안했다. 그의 실험은 물을 와인과 비교했고, 후자가 더 "영기적인" 것으로 여겨졌기 때문에, 아리스토텔레스인들은 와인이 더 낮게 서 있을 것이라고 기대했다(증기가 더 많으면 액상 기둥을 더 밀어버리는 것을 의미하기 때문이다). 파스칼은 아리스토텔레스인들을 초청하여 그 결과를 미리 예측하도록 하면서 이 실험을 공개적으로 수행했다. 아리스토텔레스주의자들은 그 포도주가 더 낮아질 것이라고 예측했다. 그렇지 않았다.[5]

그러나 파스칼은 더욱 나아가 기계론을 시험했다. 토리첼리와 파스칼과 같은 기계 철학자들이 의심하듯이 공기가 무게를 가지고 있다면, 그 압력은 더 높은 고도에서 덜할 것이다. 그래서 파스칼은 푸이 드 돔이라는 산 근처에 사는 형 플로린 페리에에게 결정적인 실험을 해 보라고 편지를 썼다. 페리에르는 푸이 드 돔을 올라가서 수은주의 높이를 따라 측정하기로 되어 있었다. 그리고 나서 그는 그것을 산의 기슭에서 측정된 측정값과 비교해서 더 높게 측정된 측정값이 실제로 더 작은지 여부를 확인해야 했다. 1648년 9월, 페리에르는 신중하고 꼼꼼하게 실험을 진행했고, 파스칼의 예측이 정확했다는 것을 알게 되었다. 수은 기압계는 높은 기압계가 올라갈수록 낮아졌다.[5]

종류들

물 기압계

괴테의 장치

기압하강이 폭풍우를 예측한다는 개념은 뤼시엔 비디가 가정하는 폭풍우를 예측하는 기상 예측 장치인 '기상 유리'나 '고메테 바로미터(Goete 기압계)'의 이론적 근거를 제공한다(단순하지만 효과적인 기상 볼 바로메트를 개발한 독일의 저명한 작가 겸 폴리머스의 이름인 요한 볼프강 폰 괴테의 이름).torricelli에 의해 개발된 원리를 사용하여). 프랑스어 이름인 르바로메르트르 리에조주아(le barométre Liejuza)는 일부 영어권 사용자들에 의해 사용된다.[9] 이 이름은 벨기에 리에지의 유리 블로워인 많은 초기 기상 안경의 기원을 반영한다.[9][10]

일기예보 기압계는 유리 용기에 밀폐된 몸을 담고 있으며, 절반은 물로 채워져 있다. 좁은 주둥이는 수위 아래 몸체와 연결돼 수위 위로 올라간다. 좁은 주둥이는 대기에 개방되어 있다. 몸통 밀폐 당시보다 기압이 낮을 경우 분무기의 수위는 체내 수위 이상으로 상승하고, 기압이 높을 경우 분무기의 수위는 체내 수위 아래로 떨어지게 된다. 이런 종류의 기압계는 집에서 쉽게 만들 수 있다.[11]

수은 기압계

수은 기압계는 특정 위치에서 대기압을 측정하는 데 사용되는 기구로, 상단에서 닫힌 수직 유리관이 아래쪽의 열린 수은으로 채워진 분지에 앉아 있다. 관내의 수은은 그것의 무게가 저수지에 가해지는 대기력의 균형을 맞출 때까지 조정된다. 대기압이 높으면 저수지에 더 많은 힘이 가해지면서 기둥의 수은주가 더 높아진다. 저압은 저수지에 가해지는 힘을 낮춰 기둥의 수은주를 더 낮은 수준으로 떨어뜨릴 수 있다. 계기 주변의 온도 수준이 높아지면 수은의 밀도가 감소하므로 수은의 높이를 판독하는 척도를 조절하여 이러한 효과를 보상한다. 튜브는 최소한 수은 + 머리 공간 + 기둥의 최대 길이만큼 길어야 한다.

수직형 수은기둥과 저수지를 베이스에 둔 단순 수은기압계의 개략도

토리첼리는 기압계의 수은주가 매일 조금씩 변화하고 있다고 기록했고, 이는 대기압의 변화 때문이라고 결론지었다.[1] 그는 다음과 같이 썼다: "우리는 초기의 바다 밑바닥에서 살고 있는데, 이것은 이론의 여지가 없는 실험에 의해 무게가 있다고 알려져 있다."[12] 토리첼리에게서 영감을 받아 1660년 12월 5일 오토 폰 게리케는 기압이 비정상적으로 낮다는 것을 발견하고 다음날 발생한 폭풍을 예측했다.[13]

포틴 기압계

수은 기압계의 디자인은 대기압의 발현을 인치 또는 밀리미터의 수은(mmHg)으로 만든다. torr은 원래 1 mmHg로 정의되었다. 그 압력은 수직 기둥에 있는 수은의 높이로 인용된다. 일반적으로 대기압은 Hg 26.5인치(670mm)에서 31.5인치(800mm) 사이에서 측정된다. 1대기(1atm)는 수은의 29.92인치(760mm)에 해당한다.

포트인 기압계의 저장고

계측기를 보다 민감하고 읽기 쉽고 이동하기 쉽도록 설계 변경하여 분지, 사이펀, 휠, 시스터, 포틴, 다중 접힘, 입체 및 밸런스 기압계와 같은 변형이 발생하였다.

2007년에는 일반인을 대상으로 하는 새로운 측정기기에 수은의 사용을 제한하는 유럽연합지령이 제정되어 유럽의 새로운 수은 기압계 생산이 사실상 종료되었다. 골동품의 수리 및 거래(1957년 말 이전에 생산)는 제한되지 않았다.[14][15]

피츠로이 기압계

피츠로이 기압계는 표준 수은 기압계와 온도계를 결합하고 압력 변화를 해석하는 방법을 안내한다.

아래쪽에 새겨진 공감계(Componiesometer)는 개선된 동정계(Componiesometer)와 위쪽 A R Easton, 53 Marischal Street, Aberdeen. 애버딘 조선관 가문의 후손들이 소유하고 있다.

포틴 기압계

포트인 기압계는 가변 변위 수은 시스터를 사용하며, 대개 가죽 격막 하단을 누르는 나비 나사로 구성된다(도표에서 V). 이것은 다양한 압력으로 기둥의 수은 변위를 보상한다. Fortin 기압계를 사용하기 위해서는 나비 나사를 사용하여 아이보리 포인터(도표 속의 O)를 만들면 수은이 0으로 설정된다. 그런 다음, 수은이 Z에서 조준선에 닿도록 버니어 눈금을 조정하여 칼럼의 압력을 읽는다. 또한 일부 모델에서는 시스터를 닫을 수 있는 밸브를 사용하여 수은 기둥을 운반하기 위해 기둥 상단으로 강제 이동시킬 수 있다. 이것은 수송 중인 기둥에 대한 수해 손상을 방지한다.

심피도계

동정계란 19세기 초 배에서 널리 사용되었던 소형 경량 기압계다. 이 기압계의 민감도는 고도를 측정하는 데도 사용되었다.[16]

심미도계는 두 부분으로 되어 있다. 하나는 기압계의 유체의 팽창이나 수축량을 계산하는 데 필요한 전통적인 수은 온도계다. 다른 하나는 기압계인데, 하단에 J자형 관이 열려 있고 상부에 닫혀 있으며 관의 양 끝에 작은 저수지가 있다.

휠 기압계

참고 항목: 15~18세기 영국의 이탈리아인

휠 기압계는 긴 사지 상단에서 밀봉된 "J" 관을 사용한다. 더 작은 사지는 대기에 열려 있고 수은 위에 떠 있는 작은 유리 부유물이 있다. 미세한 비단 실이 플로트에 부착되며, 플로트는 휠 위로 이동한 다음 다시 평형 중량(보통 다른 튜브에서 보호됨)으로 내려간다). 바퀴가 기압계 앞부분을 돌린다. 대기압이 높아지면 수은이 짧은 사지에서 긴 사지로 이동하게 되고, 플로트가 떨어지고 포인터가 움직이게 된다. 압력이 증가하면 수은이 뒤로 이동하면서 플로트를 들어올리고 다이얼을 반대로 돌린다.[17]

1810년경, 멀리서도 읽을 수 있는 바퀴 바로미터는 영국의 농부들과 교육받은 계층들이 선호하는 실용적이고 상업적인 최초의 도구가 되었다. 기압계의 면은 원형으로, 쉽게 읽을 수 있는 눈금을 가리키며, 다이얼의 상단 중앙에 "변경"이 있는 "Rain - Change - Dry"가 있었다. 이후 모델들은 "Stormy(28인치 수은), Much Rain(28.5), Rain(29.5), Change(29.5), Fair(30.5), Set Fair(30.5), 매우 건조함(31) 등 기압계를 추가했다.

나탈로 아이아노는 영국으로 이민을 권유받은 이탈리아의 장인 악기와 기압계 제작자들의 물결 속에서 초기 개척자인 바퀴벌레의 최고 제조자 중 한 명으로 인정받고 있다. 그는 런던 홀본에서 일하는 사람으로 등재되었다.[18] 1770년부터 많은 이탈리아인들이 영국으로 왔다. 왜냐하면 그들은 유리 블로어나 악기 제작자들이기 때문이다. 1840년경에는 이탈리아인들이 영국의 산업을 지배했다고 말하는 것이 타당했다.[19]

진공 펌프 오일 기압계

진공 펌프 오일을 기압계의 작동 유체로 사용함으로써 2013년 2월 새로운 "세계에서 가장 높은 기압계"가 탄생했다. 포틀랜드 주립 대학교(PSU)의 기압계는 이중 증류 진공 펌프 오일을 사용하며 오일 기둥 높이의 공칭 높이는 약 12.4m이며, 예상 편차는 1년 동안 ±0.4m 범위에 있다. 진공 펌프 오일은 매우 낮은 증기 압력을 가지고 있으며 다양한 밀도로 이용할 수 있다.; 오일 칼럼 높이를 최대화하기 위해 PSU 기압계에 가장 낮은 밀도의 진공 오일을 선택했다.[20]

아네로이드 기압계

아네로이드 기압계

아네로이드 기압계는 액체를 포함하지 않는 방법으로 공기압을 측정하는 데 사용되는 기구다. 1844년 프랑스의 과학자 루시엔 비디에 의해 발명된 [21]아네로이드 기압계는 베릴륨과 구리의 합금으로 만들어진 아네로이드 세포(캡슐)라고 불리는 작고 유연한 금속 상자를 사용한다. 대피한 캡슐(또는 보통 몇 개의 캡슐, 그들의 움직임을 더하기 위해 쌓아둔 것)은 강한 샘에 의해 무너지지 않도록 방지된다. 외기압의 작은 변화는 셀을 팽창시키거나 수축시킨다. 이 팽창과 수축은 기계적인 레버를 구동하여 캡슐의 미세한 움직임이 증폭되어 아네로이드 기압계 표면에 표시된다. 많은 모델에는 변화를 볼 수 있도록 전류 측정을 표시하는 데 사용되는 수동 설정 니들이 포함되어 있다. 이런 종류의 기압계는 가정과 레크리에이션 보트에서 흔히 볼 수 있다. 기상학에도 쓰이며, 주로 바오그래프에도 쓰이고, 라디오온드에서도 압력 기구로 쓰인다.

바오그래프

주요기사: 바로그래프

바오그래프는 대기압의 변화가 종이 차트에 기록되는 기록 아네로이드 기압계다.

바오그래프의 원리는 아네로이드 기압계 원리와 같다. 바로미터는 다이얼에 압력을 표시하는 반면, 바오그래프는 박스의 작은 움직임을 이용하여 레버 시스템에 의해 서기나 펜의 맨 끝에 있는 기록 암에 전달한다. 낙서는 훈제 호일에 기록하고, 펜은 잉크를 사용해 종이에 기록하며, 갉아먹는다. 녹음 자료는 시계로 천천히 회전하는 원통형 드럼 위에 장착된다. 일반적으로 드럼은 1일 1회전, 1주 1회전 또는 월 1회 회전하며 사용자가 회전율을 선택할 수 있다.

MEMS 기압계

갤럭시 넥서스에는 기압계가 내장돼 있다.

마이크로 전자기계 시스템(또는 MEMS) 기압계는 크기가 1에서 100마이크로미터(0.001 ~ 0.1 mm) 사이인 극히 작은 장치다. 그것들은 광석학이나 광화학 기공을 통해 만들어진다. 대표적인 어플리케이션으로는 소형화된 기상 관측소, 전자 기압계 및 고도계가 있다.[22]

삼성 갤럭시 넥서스, [23]삼성 갤럭시 S3-S6, 모토로라 줌, 애플 아이폰6 이상 신형 아이폰, MEMS와 파이조지스틱 압력 감지 기술을 기반으로 한 타임스 어드벤처 WS4 스마트워치 등 스마트폰에서도 바로미터가 발견된다.[24][25] 스마트폰에 기압계를 포함시키는 것은 원래 더 빠른 GPS 잠금을 제공하기 위한 것이었다.[26] 그러나 제3자 연구자들은 기압계로 인해 추가적인 GPS 정확도나 잠금 속도를 확인할 수 없었다. 연구원들은 스마트폰에 기압계를 포함시키는 것이 사용자의 높이를 결정하는 해결책을 제공할 수 있을 것이라고 제안하지만, 또한 몇 가지 함정을 먼저 극복해야 한다고 제안한다.[27]

더 특이한 기압계

기상 예보 기능이 있는 대기압 차트 모드의 Timex Expedition WS4

다른 특이한 유형의 기압계가 더 많이 있다. 콜린스 특허 표 바로미터와 같은 폭풍 기압계의 변화에서부터, 후크의 오토미터와 로스 컴피지스미터와 같은 더 전통적인 모양의 디자인에 이르기까지. 샤크 오일 기압계와 같은 어떤 것들은 특정한 온도 범위에서만 작동하며,[28] 따뜻한 기후에서 달성된다.

적용들

참고 항목: 지표기상분석 및 기상예보
디지털 그래프 기압계.
5개의 누적 아네로이드 기압계 셀을 사용하는 아날로그 기록 바오그래프.

기압과 기압 경향(시간 경과에 따른 기압의 변화)은 19세기 후반부터 일기예보에 사용되어 왔다.[29] 바람 관측과 함께 사용할 경우 합리적으로 정확한 단기 예측을 할 수 있다.[30] 기상관측소 네트워크를 통해 동시 기압계 판독을 통해 기압 지도를 제작할 수 있는데, 이는 19세기에 만들어진 현대 기상도의 첫 번째 형태였다. 등압선인 이소바(Isobars)는 이러한 지도에 그릴 때 고압 및 저압 영역을 보여주는 등고선 지도를 제공한다.[31] 국지적인 고기압이 기상 시스템에 접근하는 데 장애물로 작용하여 항로를 이탈한다. 지표면으로의 낮은 수준의 바람 수렴에 의해 야기되는 대기 상승은 구름과 때때로 강수량을 가져온다.[32] 압력 변화가 클수록 특히 3.5hPa(0.1inHg) 이상일 경우 예상할 수 있는 날씨 변화가 커진다. 압력강하가 빠르다면 저기압에 접근해 비가 올 가능성이 더 크다. 한랭전선의 여파로 인한 급격한 압력 상승은 맑은 하늘 등 기상 조건 개선과 관련이 있다.[33]

기압이 떨어지면 깊은 광산의 석탄 안에 갇힌 가스가 더 자유롭게 빠져나갈 수 있다. 따라서 저압은 연소식 램프 누적 위험을 증가시킨다. 따라서 콜리리에스는 압력을 추적한다. 1882년 발생한 트리밍돈 그란지 광업 재해의 경우, 광산 검사관은 기록에 주의를 끌었고 보고서에 "대기 및 온도 조건이 위험한 지경에 이르렀다고 생각할 수 있다"[34]고 명시했다.

스쿠버 다이빙에는 아네로이드 기압계가 사용된다. 잠수용 압력계는 잠수부의 공기 탱크 내용을 추적하는 데 사용된다. 또 다른 게이지는 정수압 측정에 사용되며, 보통 바닷물의 깊이로 표현된다. 두 게이지 중 하나 또는 모두를 전자 변형 또는 다이브 컴퓨터로 교체할 수 있다.[35]

보상

온도

수은의 밀도는 온도가 증가하거나 감소함에 따라 변화하므로 계측기 온도에 대한 판독값을 조정해야 한다. 이러한 목적을 위해 수은 온도계는 보통 계측기에 탑재된다. 무에로이드 기압계의 온도 보상은 기계적 연결에 바이메탈 요소를 포함시킴으로써 이루어진다. 가정용으로 판매되는 아나로이드 기압계는 일반적으로 제어되는 실내 온도 범위 내에서 사용된다는 가정 하에 보상이 없다.

고도

고도계 설정이 있는 디지털 기압계(수정용) 표시

기압이 해수면 위 고도에서 감소하고 해수면 아래로 증가함에 따라 기압계의 보정되지 않은 판독값은 위치에 따라 달라진다. 그런 다음, 이 판독치는 보고 목적을 위해 동등한 해수면 압력으로 조정된다. 예를 들어, 해수면에 위치한 기압계 및 맑은 날씨 조건에서 1,000피트(305m)의 고도로 이동하면 판독값에 수은(약 35 hPa)을 약 1인치 추가해야 한다. 시간, 수평 거리 및 온도에 무시할 수 있는 변화가 있는 경우 두 위치의 기압계 수치는 동일해야 한다. 만약 이것이 이루어지지 않는다면, 더 높은 고도에서 다가오는 폭풍의 잘못된 징후가 있을 것이다.

아네로이드 기압계는 계측기를 다른 고도로 이동시키지 않을 경우 추가 조정 없이 동등한 해수면 압력을 직접 읽을 수 있는 기계적 조정이 있다. Aneroid 기압계를 설정하는 것은 정확한 시간이 아닌 아날로그 시계를 재설정하는 것과 유사하다. 다이얼이 회전하여 알려진 정확하고 가까운 기압계(지역 기상관측소 등)에서 현재 대기압이 표시되도록 한다. 소스 기압계 판독값이 이미 동등한 해수면 압력으로 변환되었으며, 이는 고도에 관계없이 설정된 기압계로 전달되기 때문에 계산이 필요하지 않다. 다소 드물기는 하지만, 날씨를 모니터링하기 위한 몇몇 에로이드 기압계는 수동으로 고도를 조정하도록 교정된다. 이 경우 고도나 현재 대기압 중 어느 하나를 알면 향후 정확한 판독에 충분할 것이다.

아래 표는 캘리포니아주 샌프란시스코 시의 세 곳에 대한 예를 보여준다. 보정된 기압계 수치는 동일하며, 동등한 해수면 압력에 근거한다. (온도는 15°C라고 가정한다.)

위치 고도
(iii)		 수정되지atm 않은 P
(Hg 입력)		 보정atm P
(Hg 입력)		 고도
(iii)		 수정되지atm 않은 P
(hPa)		 보정atm P
(hPa)
시티마리나 해수면(0) 29.92 29.92 0m 1013 hPa 1013 hPa
노브 힐 348 29.55 29.92 106m 1001 hPa 1013 hPa
데이비드슨 산 928 28.94 29.92 283m 980 hPa 1013 hPa

1787년 몽블랑에서 과학 탐험을 하는 동안 드사우슈어는 다른 높이에서 물의 비등점에 대한 물리적 실험을 수행했다. 그는 알코올 버너로 물을 끓이는 데 얼마나 걸리는지 측정하여 각각의 실험에서 높이를 계산했고, 이러한 방법으로 산의 높이를 4775미터로 결정했다. (이것은 나중에 실제 높이인 4807미터보다 32미터 적은 것으로 밝혀졌다.) 이러한 실험을 위해 De Saussure는 기압계나 온도계와 같은 특정한 과학 장비를 가져왔다. 산 정상에서 그가 계산한 물의 끓는 온도는 0.1켈빈으로 아주 정확했다.[36]

그의 발견에 기초하여 고도계는 기압계의 특정한 적용으로서 개발될 수 있었다. 19세기 중엽에 이 방법은 탐험가들에 의해 사용되었다.[37]

방정식

기압계에 의해 대기압이 측정될 때, 그 압력을 "기압"이라고도 한다. 단면 면적 A, 높이 h가 있는 기압계를 B 지점부터 C 지점의 맨 위까지 수은으로 채워졌다고 가정한다. 기압계 하단의 압력인 점 B는 대기압과 동일하다. 맨 위 지점인 C 지점의 압력은 이 지점 위에 수은 증기만 있을 뿐 대기 압력에 비해 매우 낮기 때문에 0으로 취할 수 있다. 따라서 기압계 및 이 방정식을 이용하여 기압을 찾을 수 있다.[38][clarification needed]

Patm = ρgh

여기서 ρ은 수은의 밀도, g는 중력 가속도, h는 자유표면 면적 위의 수은주의 높이다. 기압계 자체의 물리적 치수(관 길이 및 관의 단면적)는 관내의 유체 기둥 높이에 영향을 미치지 않는다.

열역학 계산에서 일반적으로 사용되는 압력 단위는 "표준 대기"이다. 이것은 0 °C에서 높이 760 mm의 수은 기둥에서 발생하는 압력이다. 수은의 밀도는 ρHg = 13,595 kg/m를3 사용하고 중력 가속도는 g = 9.807 m/s를2 사용한다.

만약 (수성 대신) 물을 표준 대기압을 만족시키기 위해 사용한다면, 대략 10.3m(33.8ft)의 물기둥을 필요로 할 것이다.

고도 함수로써 표준 대기압:

참고: 1 torr = 133.3 Pa = 0.03937 inHg

Patm/kPa 고도 Patm / InHg 고도
101.325 해수면(0m) 29.92 해수면(0ft)
97.71 305m 28.86 1000피트
94.21 610m 27.82 2,000피트
89.88 1000m 26.55 3,281피트
84.31 1,524m 24.90 5,000피트
79.50 2,000미터 23.48 6,562 피트
69.68 3,048m 20.58 1만 피트
54.05 5,000미터 15.96 16,404피트
46.56 6,096m 13.75 2만 피트
37.65 7,850 m 11.12 25,000피트
32.77 8,848m* 9.68 29,029ft*
26.44 1만 m 7.81 32,808피트
11.65 15,240m 3.44 5만 피트
5.53 2만 m 1.63 65,617 피트

특허

1728년 사이클로파디아 표

참고 항목

참조

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추가 읽기

외부 링크