기압 측정에 사용되는 과학 장치는?

기압계는 기압을 측정하는 과학적 장치이다. 기압의 변화 정도를 지속적으로 측정하면 단기간 내의 날씨 변화를 예측할 수 있다.

기압 측정은 이탈리아의 수학자이자 물리학자인 토리첼리(E. Torricelli, 1608–1647)가 고안한 기압계로 1643년에 다음과 같이 최초로 행해졌다. 길이가 약 1 m이고 한쪽 끝이 막힌 유리관에 수은을 가득 채운 후, 막힌 부분을 위로 하여 유리관을 수은이 든 그릇에 거꾸로 세워 놓는다. 그러면 유리관 속의 수은이 밑으로 내려가다가 약 76 ㎝의 높이에 멈추고, 유리관 위쪽은 진공 상태가 된다. 이를 '토리첼리 진공'이라고 부르며, 이 높이는 유리관이 수직으로 서 있거나 비스듬히 서 있거나 상관없이 유지되었다. 이를 '토리첼리의 실험'이라고 한다.

한편, 1640년에서 1643년 사이에 이탈리아의 수학자이자 물리학자인 베르티(G. Berti, 1600 – 1643)가 의도하지는 않았으나 결과적으로 물을 이용하여 토리첼리의 실험과 비슷한 실험을 행하였기 때문에 베르티의 실험에서 최초의 기압계가 고안되었다고 여겨지기도 한다.

유리관 속 수은기둥(=수은주)의 높이가 76 cm를 유지하는 것은 수은기둥의 무게가 그릇에 담긴 수은의 표면에 작용하는 대기의 압력과 균형을 이루기 때문이다. 이 실험으로부터 1 기압(=atm)은 높이 76 cm인 수은기둥의 무게와 같다는 사실이 발견되었으며, 이 발견은 진공 및 기압의 측정 단위를 설정하는 일에 있어서도 기초적인 개념이 되었다. 압력 단위 중 하나인 Torr는 토리첼리의 머리글자를 딴 것이며, 수은기둥의 높이를 사용하는 mmHg와 실질적으로 같은 단위이다.