Wissenschaft kompakt

Über die Erfindung des Barometers


Im 17. Jahrhundert, einer Zeit voller wissenschaftlicher Entdeckungen
und aufkommender Neuerungen wurde ein meteorologisch bedeutsames
Gerät erfunden. Dessen Erfindung revolutionierte die die Art und
Weise, wie der Mensch die Atmosphäre verstand. Diese bahnbrechende
Entdeckung war das Barometer. Dieses Instrument ermöglichte es den
Luftdruck zu messen und bereitete den Weg in die Wettervorhersage.


Isobaren sind auf jeder Bodenanalysekarte des Deutschen
Wetterdienstes zu sehen, die Linien gleichen Luftdrucks. Besonders
viele Linien sind bei großen Druckunterschieden wie beispielsweise
bei Orkanen zu sehen. Man spricht von Tiefdruckgebieten und Regionen
hohen Luftdrucks. Es wird die Stärke des Luftdruckfalls oder
-anstiegs beobachtet. Der Luftdruck stellt einer der elementarsten
Größen in der Meteorologie dar. Dass wir den Luftdruck messen können,
haben wir vor allem einem Mann zu verdanken: Evangelista Torricelli,
dem Erfinder des Barometers.

Evangelista Torricelli war ein Schüler Galileo Galileis. Doch bevor
überhaupt ein Gerät erfunden werden konnte, das den Luftdruck misst,
musste erst die Idee des Luftdrucks als solches entdeckt werden. Bis
ins 17. Jahrhundert hinein war die Substanz "Luft" nicht wirklich
greifbar. Sie war ein Medium, das einfach da war, ohne dass man ihm
großartig Aufmerksamkeit schenkte. Das Wetter wurde durch die Winde
herangeweht. Der Gedanke, dass Luft ein Gewicht hat, musste erstmal
reifen. Noch abstruser schien damals die Vorstellung eines Vakuums,
eines "Nichts". Es stand die These im Raum, dass die Natur eine
Abscheu gegen die Leere habe und wolle diese mit allen Mitteln
füllen.

Ein Bewässerungsproblem brachte die Gelehrten dann auf die richtige
Fährte. Mit der damaligen Technik konnte man Wasser nur etwa bis in
eine Höhe von zehn Meter befördern. Die Errichtung einer neuen
Gartenanlage erforderte aber, dass Wasser aus einem Brunnen über 20
Meter hochgeholt werden musste. Über dieses Problem korrespondierten
unter anderen die Naturwissenschaftler Galieo Galilei und Giovanni
Battista Baliani und Marin Mersenne. Baliani baute derweil an einem
Wasser-Barometer, konnte aber die richtigen Schlüsse daraus noch
nicht ziehen. Erst Evangelista Torricelli gelang es 1643 den Beweis
dafür zu bringen, dass Luft Druck ausübt. Er lieferte dabei
gleichzeitig die physikalische Erklärung, warum man das Wasser mit
der damaligen Technik nicht aus einer größeren Tiefe als zehn Meter
an die Oberfläche befördern konnte.

Torricelli experimentierte mit unterschiedlichen Flüssigkeiten unter
anderem auch Quecksilber. Er füllte dabei ein Glasrohr, welches auf
einer Seite verschlossen war, mit Quecksilber und drehte es kopfüber
in eine Schüssel mit dem gleichen Metall. Zu seiner Überraschung
blieb die Quecksilbersäule in etwa immer gleich hoch, etwa 76 cm,
egal wie tief er das Glasrohr in den Quecksilberbehälter eintauchte.
Was er entdeckt hatte, war der sogenannte "Luftdruck": Die Atmosphäre
übt einen konstanten Druck aus, der auf die Oberfläche des
Quecksilbers in der Schüssel wirkt und damit das flüssige Metall in
das Rohr hineindrückt. Es war der erste klare Beweis dafür, dass die
Luftmasse nicht nur "da" war, sondern Gewicht hatte. Das Vakuum, das
sich im Glasrohr befindet, bezeichnet man auch heute noch als
"Toricellische Leere".

Durch seine Entdeckung und der Weiterentwicklung des
Quecksilberbarometers konnten viele weitere Beobachtungen gemacht
werden. Der berühmte Physiker Blaise Pascal, ein Zeitgenosse
Torricellis, trug beispielsweise dazu bei, die theoretischen
Grundlagen des Barometers weiter zu entwickeln. Er entdeckte unter
anderem durch Experimente, dass sich der Luftdruck mit der Höhe über
dem Meeresspiegel änderte. Das Quecksilberbarometer revolutionierte
damit die Sichtweise auf die Atmosphäre und legte den Grundstein zur
modernen meteorologischen Forschung. Durch Beobachtungen ließ sich
schon recht bald erkennen, dass Luftdruckschwankungen mit
Wetterwechseln zusammenhingen. Wenn der Luftdruck fiel, wurde es
meist regnerisch und windig, wenn der Luftdruck stieg, lockerten die
Wolken häufig auf und die Sonne zeigte sich. Die moderne
Wettervorhersage war geboren.

Die ersten Luftdruck-Messungen wurden demnach mit "Höhe der
Quecksilbersäule" erfasst und hatten die Einheit Millimeter. Auch in
Wetterkarten wurden Isobaren mit der Einheit Millimeter eingezeichnet
wie beispielsweise im ersten "Internationalen Dekadenbericht der
Deutschen Seewarte" (siehe auch Thema des Tages vom 06.08.2024). Erst
später hat sich die Einheit Hektopascal durchgesetzt. Einige, vor
allem amerikanische Wetterstationen, melden aber bis heute noch
"inHg" also Höhe der Quecksilbersäule (Hg) in der Längeneinheit inch
(in).

Bis vor wenigen Jahrzehnten wurde auch im Deutschen Wetterdienst
unter anderen noch Quecksilberbarometer zur Messung des
Stationsdruckes verwendet. Mittlerweile werden andere Messprinzipien
zur Beobachtung des Luftdruckes genutzt, da zum einen ein
Quecksilberbarometer unhandlich und schwer zu transportieren ist. Zum
anderen ist Quecksilber auch giftig und eine elektronische
Übermittlung des Luftdruckes wäre nur über Umwegen möglich. Für den
normalen Hausgebrauch ist das Quecksilberbarometer also nicht zu
empfehlen. Wer sich nach dem gleichen Messprinzip ein
Wasser-Barometer bauen möchte, braucht dafür den nötigen Platz. Die
Wasserröhre müsste nämlich aufgrund des geringeren spezifischen
Gewichtes des Wassers über 10 Meter hoch sein. Viel weniger Platz
benötigen dabei Dosenbarometer, die bereits im 19. Jahrhundert
erfunden wurden, oder auch elektronische Barometer, die mittlerweile
so klein sind, dass sie sogar in der ein oder anderen Fitnessuhr zu
finden sind.

Sonja Stöckle

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 31.01.2025

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