Магдебургские полушария представляют собой пару больших медных полусфер с сопряженными ободами, которые использовались в знаменитом эксперименте 1654 года для демонстрации силы атмосферного давления . Когда обода были запечатаны смазкой и воздух был откачан, сфера содержала вакуум и не могла быть разорвана упряжками лошадей. Как только клапан был открыт, воздух устремился внутрь , и полушария легко разделились. Магдебургские полушария были изобретены немецким ученым и мэром Магдебурга [1] Отто фон Герике для демонстрации изобретенного им воздушного насоса и концепции атмосферного давления.
Спекуляции о содержимом сферы были разными. Многие считали, что она просто пустая, в то время как другие утверждали, что вакуум содержал воздух или более тонкую воздушную субстанцию, извлеченную из ртути. Звук не проходил через сферу, указывая на то, что звуку нужна среда, чтобы быть услышанным, а свету — нет. [2]
Первый искусственный вакуум был создан несколькими годами ранее Эванджелистой Торричелли и вдохновил Герике на разработку первого в мире вакуумного насоса , который состоял из поршня и цилиндра с односторонними клапанами. Полушария стали популярными на лекциях по физике как иллюстрация силы давления воздуха и до сих пор используются в образовании. Оригинальные полушария выставлены в Немецком музее в Мюнхене .
Помимо своей научной значимости, эксперимент послужил доказательством восстановления города Магдебурга, который всего два десятилетия назад пережил разграбление Магдебурга , считающееся самым страшным злодеянием Тридцатилетней войны , когда 20 000 его жителей были убиты, и к концу войны в 1648 году в живых осталось всего 4 000 человек. Фон Герике был озабочен обоими аспектами эксперимента, выступая в качестве ведущего ученого и мэра, который неустанно трудился над восстановлением благосостояния города.
Магдебургские полушария, около 50 см (20 дюймов) в диаметре, [3] [4] [5] [6] были разработаны для демонстрации вакуумного насоса , который изобрел Герике. У одного из них было трубчатое соединение для присоединения насоса с клапаном, чтобы закрыть его. Когда воздух выкачивался изнутри полусфер, и клапан закрывался, шланг от насоса можно было отсоединить, и они прочно удерживались вместе давлением воздуха окружающей атмосферы .
Сила, удерживающая полушария вместе, была равна площади, ограниченной соединением между полушариями, кругом диаметром 50 см, умноженной на разницу в давлении воздуха между внутренней и внешней частью. Неясно, насколько сильный вакуум мог создать насос Герике, но если бы он мог откачать весь воздух изнутри, полушария удерживались бы вместе с силой около 20 килоньютонов (4500 фунтов-силы ; 2,2 коротких тонны-силы ), [7] [8] эквивалентной подъему автомобиля или небольшого слона ; впечатляющая демонстрация давления атмосферы .
Демонстрация Герике была проведена 8 мая 1654 года [9] [10] перед рейхстагом и императором Фердинандом III в Регенсбурге . [11] Тридцать лошадей в двух упряжках по пятнадцать не могли разделить полушария, пока не был открыт клапан, чтобы выровнять давление воздуха. В 1656 году он повторил демонстрацию с шестнадцатью лошадьми (две упряжки по восемь) в своем родном городе Магдебурге , где он был мэром. Он также взял две сферы, подвесил две полушарии на опоре и удалил изнутри воздух. Затем он привязал к сферам грузы, но сферы не сдвинулись с места. Гаспар Шотт был первым, кто описал эксперимент в печати в своей Mechanica Hydraulico-Pneumatica (1657). В 1663 году (или, согласно некоторым источникам, в 1661 году) та же самая демонстрация была проведена в Берлине перед Фридрихом Вильгельмом, курфюрстом Бранденбургским, с двадцатью четырьмя лошадьми.
Эксперимент стал популярным способом проиллюстрировать принципы давления воздуха , и было сделано много уменьшенных копий полушарий, которые используются по сей день на уроках естествознания. Реконструкции эксперимента фон Герике 1654 года проводятся в разных местах по всему миру Обществом Отто фон Герике. 18 марта 2000 года в Грейт-Торрингтоне Barometer World провела демонстрацию с использованием шестнадцати лошадей .
Эксперимент был увековечен на трех немецких марках.
Узнав о насосе Герике из книги Шотта, Роберт Бойль работал с Робертом Гуком над проектированием и созданием усовершенствованного воздушного насоса. Исходя из этого, посредством различных экспериментов, они сформулировали то, что называется законом Бойля , который гласит, что объем тела идеального газа обратно пропорционален его давлению. Гораздо позже, в 1834 году, был сформулирован закон идеального газа .
Магдебургские полушария.
