В 1654 году в городе Магдебург немецкий физик Отто фон Герике провел удивительный эксперимент с двумя медными полушариями, который продемонстрировал невероятную силу атмосферного давления. Что это был за опыт и почему он до сих пор вызывает интерес?
История создания магдебургских полушарий
Отто фон Герике был бургомистром города Магдебурга и известным физиком своего времени. Еще до знаменитого опыта с полушариями он проводил эксперименты по изучению свойств вакуума и атмосферного давления.
Герике пробовал выкачать воду из бочки и воздух из медного шара, но из-за несовершенства его воздушного насоса эксперименты не удавались.
Тогда фон Герике решил продемонстрировать силу атмосферного давления при помощи двух медных полушарий диаметром около 35 см каждое. Полушария плотно скреплялись между собой с помощью специального кожаного кольца с замазкой из воска и скипидара. Герметичность конструкции обеспечивала возможность откачать воздух из внутренней полости.
На первом этапе Герике решил продемонстрировать свой опыт публично в Регенсбурге в 1654 году.
Описание эксперимента с магдебургскими полушариями
Перед началом самого зрелищного опыта Отто фон Герике тщательно подготовил установку. Из внутренней полости медных полушарий при помощи специального воздушного насоса откачивался воздух. После этого к кольцам на полушариях привязывались веревки, а к веревкам - лошади.
- 16 лошадей, по 8 с каждой стороны, должны были разорвать полушария, растягивая веревки в разные стороны.
- Однако, как ни старались животные, им это не удавалось!
- Полушария были настолько плотно стянуты атмосферным давлением, что выдерживали усилие всех 16 лошадей.
Этот эффект объясняется разницей давления снаружи и внутри полушарий. После откачки воздуха внешнее давление атмосферы в 100 000 Па сжимало полушария, а внутреннее давление было гораздо меньше. Чем больше откачивалось воздуха, тем сильнее полушария сдавливались атмосферой.
Для наглядности сравним силу, удерживающую полушария:
| Усилие 16 лошадей | Примерно 2 тонны |
| Сила атмосферного давления на поверхность полушарий | Около 7 тонн |
При впуске же воздуха обратно в полость полушария моментально распадались без внешних усилий.
Этот эффект произвел настоящий фурор и продемонстрировал мощь невидимой атмосферы. Опыт фон Герике вошел в учебники физики как демонстрация атмосферного давления.
Последующие демонстрации опыта
Успех эксперимента в Регенсбурге вдохновил Отто фон Герике на новые демонстрации. В 1656 году ученый повторил свой опыт с магдебургскими полушариями уже в родном городе Магдебурге.
Затем в 1663 году в Берлине магдебургские полушария испытали на прочность силу уже 24 лошадей! Однако и это количество животных не смогло разъединить скрепленные вакуумом половинки медного шара.
Технические особенности установки
Как же удавалось создать столь прочное соединение без видимых креплений? Секрет крылся в тщательной подготовке магдебургских полушарий и герметичности всей конструкции.
- Полированная поверхность меди исключала утечку воздуха.
- Специальное кожаное кольцо с пропиткой надежно скрепляло половинки.
- Воздушный насос Герике позволял откачать почти весь воздух из внутренней полости.
Благодаря этим нюансам разряжение внутри магдебургских полушарий достигало 90-95% от атмосферного давления. Этого оказывалось достаточно, чтобы выдержать колоссальную растягивающую нагрузку.
Значение опыта для науки
Демонстрация силы, способной удержать магдебургские полушария, наглядно показала реальность существования атмосферного давления. До этого многие ученые отрицали, что воздух обладает весом и может оказывать такое мощное воздействие.
Кроме того, опыт доказал возможность создания вакуума, что положило начало вакуумной технике и имело огромное значение для развития многих отраслей.
Изучение опыта в наши дни
И сегодня магдебургские полушария не утратили актуальности. Их привозят на научные выставки и демонстрируют в музеях. Уменьшенная установка Герике используется на школьных уроках физики.
Кроме того, принцип соединения полушарий без видимых креплений применяется в современных технологиях вакуумирования и герметизации.
