Atmosfera bosimining kashf etilishi

Havoning moddiy mavjudligi insoniyatga qadimimdan ma’lum. Eramizdan avvalgi VI-asrda yashagan yunon faylasufi Anaksimen havo barcha unsurlarning asosi deb hisoblagan. Shu bilan birga havo odam ko‘zi ilg‘amas qandaydir kuchga ega, xuddiki moddiyatdan holi (ushlab, hidlab yoki ko‘rib bo‘lmaydigan) «ruh»ga o‘xshaydi deb fikr bildiradi. Qadimgi dunyo allomalari — Demokrit, Epikur va Lukretsiylar havoning modda xususiyatiga shubha qilmaganlar va ular havoning yumaloq shakldagi mayda zarralar — atomlardan tuzilgan degan ta’limotni ilgari surganlar. Bundan tashqari ular inson qalbi ham atom tabiatiga ega ekanligini, qalb atomlari favqulodda yengil va kamharakat ekanligini ta’kidlaganlar. Aristotel havoni tabiatni tashkil etuvchi asosiy to‘rt unsurdan biri sifatida e’tirof etar ekan, u havoning vazni mavjudligini va bu vaznni uning o‘zi ichiga havo puflangan va puflanmagan sharlarning vaznini o‘lchash orqali tajribada isbotlaganini yozadi. Aristotel siyrak havoli bo‘shliq (manfiy bosimli)ning so‘rish xususiyatini yaxshi bilgan va bu faktdan «Tabiat bo‘shliqdan qo‘rqadi» degan o‘zining mashhur noo‘rin iborasini asoslagan. Reron esa havo mayda zarrachalardan iborat va ular kichik bo‘shliqlar orqali bir biridan alohidalangan deb ta’kidlaydi. U siyrak havoli fazoda «katta bo‘shliq» lar bo‘lishi mumkinligini inkor etgan va buni tabiat qonunlariga zid deb tushuntirgan. Shuni ta’kidlash kerakki, ko‘plab pnevmatik asboblarning dastlabki ixtirochisi aynan Reron hisoblanadi.

O‘rta asrlarda atmosfera bosimi mavjudligi haqida ilk bora Misrlik olim Al-Haysam (XI asrda yashagan) fikr yuritadi. U havoning bosimi borliginigina emas, balki bu bosimning balandlikka bog‘liq o‘zgarishi va bu o‘zgarishlar hozirda biz atmosfera refraktsiyasi deb ataydigan hodisaning asosi ekanligini ta’kidlaydi. Ufqda shom oqishini kuzatish orqali Al-Haysam atmosferaning balandligini taxminan 8 farsax (?40 kilometr) deb hisoblaydi. Havoning o‘zgarishlari inson salomatligiga ta’sir qilishi va baland tog‘larda nafas olishi yengillashgan bemorlarning holatidan va boshqa shaxsiy kuzatishlardan xulosa qilib Ibn Sino ham havo o‘z vazniga ega ekanligi ta’kidlaydi.

Lekin uzoq vaqtgacha o‘rta asr Yevropasi Aristotel ta’limotlariga yopishib olgan holda, atmosfera bosimi haqidagi har qanday fikrlarni chetga surib, va to‘rt unsur haqidagi Aristotelning falsafasini chaynashdan va tabiatning bo‘shliqdan qo‘rqishini tasdiqlashdan nariga o‘tmadi.

Birinchilardan bo‘lib bu noto‘g‘ri tushunchaga e’tibor qaratgan Italyan Galileychilari bo‘lishdi. Galileyning «Suhbatlar» asarida qahramonlardan biri — Sagredo shunday hikoya qiladi: «men bir kuni shunday quduq ko‘rdim: bu quduqda chelakda tortgandan ko‘proq miqdorda suv tortish yoki suv chiqarish uchun kimdir nasos o‘rnatilgan. Bu nasos yuqoridagi klapanli porshenga ega bo‘lgani uchun suv (pastki klapanli porshenli nasosdan farqli o‘laroq) bosim orqali emas, balki, so‘rib olish orqali tortiladi. Hali quduqdagi suv ustuni ma’lum balandlikda bo‘lganida nasos uni juda ajoyib va me’yorda so‘rib olib tashqariga uzatardi, lekin suv belgilangan sathdan pasayib qolishi bilan nasos ishdan to‘xtardi. Birinchi marotaba bu holni ko‘rganimda nasos buzuq bo‘lsa kerak deb o‘yladim va tuzatish uchun usta chaqirdim. Usta esa hammasi joyidaligini aytib, suv nasos torta olmaydigan chuqurlikkacha tushib bo‘lganligini va endi bu suvni nasoslar ham, so‘rish usulida suv tortib ishlovchi boshqa mexanizmlar ham suvni torta olmasligini, va 18 tirsak balandligidagi quvur, (uning tor yoki keng ekanligi farqi yo‘q) suv tortishning chegaraviy balandligi ekanligini ta’kidladi.»

Galiley 18 tirsak (taxminan ≈9 yoki ≈10 metr) balandligi miqdor qiymatini tabiatning bo‘shliqdan qo‘rqish chegarasi bo‘lsa kerak deb o‘ylagan. Boshqacha aytganda, tabiatning bo‘shliqdan qo‘rqishi qiymati 10 metr suv ustuni yoki 1.12 metr mis ustuni vazni bilan teng deb fikrlagan. Galiley hisoblashlari bo‘yicha 1.12 metr balandlikka ega mis ustuncha vazni har bir kvadrat santimetrga 1* kilogrammga yaqin bosim ko‘rsatgan.

Shu yo‘sinda Galiley amalda nisbatan aniq qiymat bilan atmosfera bosimini o‘lchadi, lekin uning kuzatish va fikrlash usuli «tabiatning bo‘shliqdan qo‘rqish» e’tiqodini saqlab qoldi. U o‘zi o‘lchagan qiymatlarni «atmosfera bosimi» qiymati emas balki aynan «tabiatning bo‘shliqdan qo‘rqishi»ning miqdoriy son qiymati deb tasavvur qildi.

Bu sohada navbatdagi muhim qadamni, buyuk olimning buyuk shogirdlaridan biri Evanjelista Torichelli (1608 — 1647) qildi.

Evanjelista Torichelli Italiyaning Faentse shahrida, e’tiborli va boy oilada tug‘ildi. Otasidan erta ajralgan Torichellini ilm ko‘rgan ruhoniy bobosi tarbiyaladi. Bobosi keyinroq Torichellini iezuitlar maktabiga bergan, 18 yoshida esa matematikadan bilim olishi uchun Rimga yuboradi.

Rimda Torichelli, Galileyning izdoshi bo‘lgan olim Bendetto Kastelli (1577-1644) bilan yaqin aloqada bo‘lib, do‘stlashadi. Kastelli bir vaqtning o‘zida dominak ruhoniysi hamda matematika professori bo‘lgan. U Galileyning eng birinchi shogirdlaridan va ishonchli do‘sti va yordamchilaridan bo‘lgan.

1632-yilda Galileyning mashhur «Dialog‘ ilmiy doiralarda tarqaladi. 1638 yilda esa uning yana ham muhimroq asari — «Suhbatlar» paydo bo‘ladi. Bu ikki asar Torichelliga kuchli ta’sir ko‘rsatadi va undan ilhomlanish orqali u «Harakatni tabiiy tezlantiruvchi haqida» deb nomlangan kitobini yozadi. Bu kitobda u o‘z ustozi — Galileyning g‘oyalarini rivojlantirgan va yangicha fikrlar bilan boyitgan. Kastelli Rimdan Venetsiyaga ketish chog‘ida Torichellining qo‘lyozmasini o‘zi bilan olib ketadi va uni Galileyga ko‘rsatadi. Galileyga Torichellining ishlari shunchalik ma’qul keladiki, u yosh qiziquvchan olimni o‘ziga shogird bo‘lishga taklif etadi.

1641-yil oktyabrda Torichelli Galiley huzuriga — Archetriga yetib keladi va uning «Suhbatlar» asarini yakunlashiga ko‘maklash boshlaydi. Ammo uning Galiley bilan hamkorlikdagi ishlari uzoq davom etmadi. 1642-yil yanvarida Galiley vafot etdi.

Toskaniya gersogi Torichelliga Galileyning lavozimini egallashni taklif qildi. Torichelli rozi bo‘ladi va umrining qolgan qismini (afsuski u juda qisqa ekan…) o‘sha yerda o‘tkazadi. Galileyning vafotidan so‘ng uning sodiq shogirdlari — Viviani va Torichelli mustahkam hamjihatlikda ish olib borishadi. Endi ularning asosiy vazifasi tajribaviy usulning amalda tasdiqlanishi edi. Viviani va Torichelli jamoasiga yana bir necha kishi qo‘shiladi. Bu jamoadan keyinchalik mashhur Florensiya ilmiy tajribalar akademiyasi yuzaga keladi va Torichelli o‘limidan 10 yil o‘tib, 19-iyun 1657-yilda o‘zining tashkiliy maqomini rasmiylashtiradi.

Torichelli Rimda yashayotgan vaqtidayoq muhim fundamental kashfiyot — havo okeaning bosimini kashf etish yoqasida turgan edi. Lekin uning e’tiborini butunlay boshqa soha — Dinamika tortib ketadi. «Harakatni tabiiy tezlantiruvchi haqida» asarida Galiley mexanikasini rivojlantirishga e’tibor qaratgan. Bu asar 1641-yilda Florensiyada «og‘ir jismlar harakati haqida risola» nomi bilan italyan tilida, 1644-yilda lotin tilida chop etilgan.

Bu ilmiy ishlarida Torichelli otilgan jismning ballistik trayektoriyasini o‘rganib, bu boradagi muhim muammolarga yechim topgan. Torichelli mexanika borasidagi muhim ishlaridan biri, uning idishdagi teshikdan suyuqlikning oqib chiqishi qonuniyatlarini aniqlagani bo‘lgan. Bu qonuniyatning kashf etilishi unga ilmiy doiralarda mashhurlik va obro‘ e’tibor va gidravlika qonunlari bilimdoni unvonini keltirdi. Shuhrat Torichellini yangi kashfiyotlarga undagan bo‘lsa kerak. Bu orada uning miyasiga atmosfera bosimini simob ustuni yordamida o‘lchash fikri keladi. 1643-yilda o‘sha mashhur tajriba — maktab darsliklarida ko‘p bora tilga olingan tadqiqot Torichellining yaqin maslakdosh do‘sti Vinchenso Viviani yordamida amalga oshiriladi. Tajriba Torichellining barcha taxminlarini to‘liq oqladi. Simob belgilangan balandlikda to‘xtadi va uning ortida trubkada «Torichelli bo‘shlig‘i» paydo bo‘ldi. Keyinroq, tajriba natijalarini yanada aniqroq va ishonchliroq olish uchun Torichelli ikkita trubkada qayta o‘tkazdi. Bu haqida mashhur tajribalarning yagona yozma guvohi bo‘lgan 1644-yilgi Richchiga maktubda xabar beriladi.

Quyida o‘sha xatdan iqtobos keltiramiz:

«…ko‘pchilik tabiatda bo‘shliqning mavjudligini mutlaqo inkor etadi, ayrimlar esa unga erishish mumkinligini, ammo bu faqat katta mehnatlar bilan va tabiatning qarshiligini yengish orqaligina erishish mumkin deb hisoblaydilar. Men esa, har qanday holatlarda ham bo‘shliqni hosil qilishda qarama qarshi harakatning aniq namoyon bo‘lishini va bo‘shliqqa aslida umuman boshqa sabablardan paydo bo‘luvchi sabablar bilan zo‘raki sifatlashga ehtiyoj yo‘q deb o‘ylayman. Bunday deyishimga sabab, ba’zi olimlarning, havoning vazni natijasida yuzaga keluvchi va qarama qarshi kuchni yengib, bo‘shliq hosil qiluvchi holatga havo bosimining qarshiligi sifatida emas, balki, tabiatning o‘zi bo‘shliqning paydo bo‘lishiga qarshilik qiladi deb qat’iy tasdiq bilan yondoshadilar. Biz havo okeani tubida yashaymiz va tajribalar shubhadan butunlay holi ravishda shuni isbotlamoqdaki, havo — vaznga ega!

Biz ikki tirsak balandlikka ega ko‘pgina shisha trubkalar tayyorladik; ularga simob to‘ldirdik, shisha trubka og‘zini barmoq bilan berkitib turib, ularni simob quyilgan idishga to‘nkardik; ulardagi simob pastga oqa boshladi, lekin hammasi emas. Har bir trubka bir tirsak va bir barmoq balandligidagi simob bilan to‘la holda qoldi. Trubkaning yuqori qismida, simob bilan shisha tubi orasida bo‘shliq yuzaga kelganini isbotlash maqsadida pastdagi idishdagi simob ustiga suv quyish bilan uni to‘ldirdik. Asta sekinlik bilan trubkani simobli qatlamdan ko‘tarib, suvli qatlam chegarasiga kelganida, undagi barcha simob oqib tushi va ining o‘rniga shiddat bilan suv chiqa boshladi. Demak, simob trubkadan butunlay oqib ketmay, ining ma’lum qismini to‘ldirib turibdi. Shu paytgacha trubkadagi simobning tabiiy ravishda pastga oqib ketishidan saqlab (qarshilik qilib) turuvchi kuch — trubkaning yuqorisida, simob sathi va trubka yuqorisidagi oraliqdagi bo‘shliqda yoki anchayin siyrak materiyada deb hisoblar edik. Men ham buning (simobning oqib ketmasligining) sababini trubkadan tashqarida deb tasdiqlamayman: pastdagi idishning yuzasiga 50×3000 qadam balandligidagi havo ustuni bosib turmoqda — shu sababli suyuqlik (simob) shisha trubka (u kengaymaydi ham, itarilmaydi ham) ichiga tashqi atmosferaning bosimi bilan mutanosiblashmagunicha kirib ketyapti. Suv esa o‘xshash holatda, lekin, simob suvdan qanchalik og‘ir bo‘lsa shuncha marta nisbatan uzunroq trubkaga uning nayi bo‘ylab ko‘tarilmoqda».

To‘liq ishonch hosil qilish maqsadida Torichelli ikkita trubka orqali tajriba o‘tkazdi. U simobning trubka ichidan oqib ketmay, unda barqaror turishiga hech qanday simpatiya va antipatiya yoki g‘ayritabiiy kuchlar sababchi emasligi, idish ustidagi fazo shakli hech qanday ahamiyat kasb etmasligi va bu yerda gap faqat tashqi atmosfera bosimining ta’sirida ekanligini to‘liq isbotlamoqchi bo‘ldi.

Maktubda davom etib Torichelli yana yozadi:

Bu faraz — bir vaqtning o‘zida ikkita A va B trubkalar orqali qilingan tajribada to‘liq tasdiqlandi. Har ikkala trubkadagi simob ham bir chiziqda muvozanatlashdi. Bu esa, simobni tutib turuvchi kuch uning ichida (vakuumda) emasligini ko‘rsatdi, chinki A trubkadagi hosil bo‘lgan bo‘shliq (A trubka B trubkaga nisbatan uzunroq bo‘lgan) B dagi kichikroq bo‘shliqdan kattaroq, demak u simobni kuchliroq va yanada balandroq tortishi kerak edi. Lekin har ikkala trubkadagi simob bir gorizontda muvozanatlashdi

Torichelli simob ustuning hosil bo‘lishining yanada muhimroq sababini topishga erishdi. Olim simob ustini balandligining o‘zgarayotganligini payqadi, ya’ni atmosfera bosimi o‘zgarayotgan edi. Shu yo‘sinda Torichelli trubkasi tarixda birinchi Barometrga aylandi. Aynan ushbu tajribadan boshlab insoniyat tarixida ob havoning atmosfera bosimi va harorat kabi muhim jihatlariga asoslangan tizimli ilmiy kuzatish yo‘lga qo‘yildi.

Aytish joizki Torichelli tajribasi nuqsonlardan holi emas edi. Xususan u joyning geografik o‘rni — dengiz sathidan balandlik miqyosini nazardan qochirdi. U qayd etgan simob ustuni balandligi, tajriba o‘tkazilgan shahar — Florensiyaning dengiz sathidan balandlik darajasiga muvofiqlashtirilsa, 74.2 santimetr simob ustuni bo‘lib chiqadi. Keyinchalik aniqlangan haqiqiy qiymat va Torichelli qayd etgan qiymat orasidagi bu kichik farqni olimlar Torichellining trubkalaridagi bo‘shliqda oz bo‘lsada, havo bo‘lganligini ehtimolidan deb baholashgan. Ayrimlar esa Torichelli trubkalarining yuqori qismining haqiqatan ham germetik bo‘lganligiga shubha bilan qarashadi.

Nima bo‘lganda ham Evanjelista Torichelli buyuk Galiley maktabining davomchisi sifatida fan tarixidagi eng muhim va foydali kashfiyotlardan birining muallifi sifatida insoniyat oltin sahifalarida abadiy qoldi. Uning tadqiqotlari fanda ming yillar hukmronlik qilgan «tabiatning bo‘shliqdan qo‘rqishi» haqidagi safsata gipotezaga barham berdi. Lekin, simobni trubka ichida ushlab turgan kuchlar to‘g‘risidagi gipoteza olimlar o‘rtasida Torichellining vafotidan keyin ham bir necha yillar tortishuvlarga sabab bo‘ldi. Bu tortishuvlarga boshqa bir mashhur olim Blez Paskalning o‘tkazgan tadqiqotlari nuqta qo‘ydi. Paskal suv barometri ko‘rsatkichining geografik joy balandligining o‘zgarishiga qarab o‘zgarib turishini Pyui-de-Dom tog‘lariga chiqish-tushish orqali isbotlab berdi Torichellining xulosalarini to‘liq tasdiqladi. Lekin baribir, Robert Boyl va Otto fon Gerikelarning havoli (pnevmatik) nasosni ixtiro qilishlari va Gerike tomonidan o‘tkazilgan, atmosfera bosimining mavjudligini yaqqol namoyish qiluvchi amaliy tajribalargina Aristotelning obro‘si bilan mustahkamlangan va o‘rta asrlar Yevropa ilmiy doiralari namoyandalarining miyasida o‘rnashib qolgan «tabiat bo‘shliqdan qo‘rqadi» degan noto‘g‘ri tushunchani butunlay «ko‘mdi». Gerike havoning vaznga ega ekanligini biri havosi to‘la, ikkinchisi esa ichidagi havosi so‘rib olingan ikkita

idishni tarozida tortib ko‘rish usuli bilan yaqqol isbotlab berdi. Bu tajriba esa, havo shubhasiz qandaydir (moddiy) jism ekanligini xulosalashga olib keldi. Shu yo‘sinda fanda havoning moddiylik sifati xususiyatlarining isboti va uni o‘z o‘rnidan yo‘q qilib, uning o‘rnida bo‘shliq — vakuum hosil qilish mumkinligining ilmiy tasdiqlari namoyon bo‘ldi.

---

[1] O‘lchamlar o‘quvchiga tushunarli bo‘ishi uchun zamonaviy SI tizimida keltirilmoqda, Galiley butunlay boshqa o‘lchovlardan foydalangan.

---