В 1641 году Галилео Галилей (1564-1642) пригласил итальянского врача Торричелли (1608-1647) работать вместе с ним. После смерти Галилея Торричелли нашел в его бумагах записи об экспериментах по измерению атмосферного давления и решил продолжить исследования. Он брал длинную тонкую трубку, наполненную водой, переворачивал ее и опускал открытый конец трубки в сосуд с водой. Торричелли заметил, что уровень воды в верхней части трубки понизился и там образовался некоторый вакуум. Однако вода не выливалась из трубки, потому что вода в сосуде находилась под атмосферным давлением. Таким способом можно удерживать воду в трубке высотой более 9 м. Торричелли обнаружил, что если вместо воды заполнить трубку ртутью и опустить в сосуд, то максимальная высота ртутного столбика составляет около 75 см. Ученый сделал трубку, в которой уровень ртутного столбика понижается или повышается в зависимости от изменений атмосферного давления, то есть сделал первый барометр. Однако Торричелли не догадался снабдить трубку шкалой для измерения высоты ртутного столба. Уже после его смерти это сделал знаменитый французский философ и ученый Рене Декарт (1596— 1650).

Ртутные барометры

Ирландский ученый Роберт Бойль (1627— 1691) предложил использовать в Англии ртутные барометры — стандартные трубки, заполненные ртутью, с вакуумом в верхней части. Роберт Гук (1635-1703), его помощник, усовершенствовал форму прибора и создал барометры в форме “колеса» или «банджо”. Трубка имела внизу и-образную форму, и столбик ртути был подвижным. Поплавок в верхней части ртутного столба с помощью нити был соединен с противовесом. При изменении высоты ртутного столба противовес приводил в действие указатель на шкале. Можно было использовать шкалу диаметром до 45 см (обычно около 30 см) и точно регистрировать изменение высоты ртутного столба, а значит, и атмосферное давление. Хотя Гука назначили руководителем экспериментальной лаборатории при вновь созданном Королевском научном обществе, его барометр медленно находил признание. Он был дорогим, нить застревала в блоке. С барометра с вертикальной трубкой было легче снимать показания, хотя он и был менее точным.

Первые барометры обоих типов поступили в продажу в 1680-1680 годах. Большинство дошедших до нас барометров периода правления Вильгельма III Оранского (1688-1702) и королевы Анны (1702-1714) были целиком из дерева или отделаны под орех. Часовые мастера и мастера, делавшие приборы, отмечали, что сбыт барометров начала медленно расти. Дошедшие до нас диаграммы сбыта показывают резкое увеличение объема продаж. В 1700— 1710 годах Даниель Кваре создал элегантный настольный барометр с вертикальной трубкой в корпусе из слоновой кости с четырьмя короткими ножками. Такие барометры теперь чрезвычайно редки.

В последующие 200 лет продавали как барометры с вертикальной трубкой, так и барометры с круглой шкалой. Они почти не отличались формой корпуса: изготовители пришли к выводу, что корпус барометра должен соответствовать высоте ртутного столба порядка 75 см. Французские мастера помещали механизм Гука в резной деревянный золоченный корпус овальной или круглой формы. Деления на бумажную шкалу наносились чернилами вручную, и мастер (или торговец) добавлял свое имя или указывал: “Изобретение Торричелли”.

В Англии Сэмюэль Морланд сделал другой вариант барометра. Он заметил, что ртутный столбик может перемещаться в зависимости от формы стеклянной трубки. Морланд изогнул трубку под углом 75 градусов: если в барометре с вертикальной трубкой ртутный столбик поднимался на дюйм, в отогнутом конце трубки ртутный столбик перемещался на 12 дюймов (30 см). Такие барометры называли барометрами с изогнутой трубкой.

Обычные барометры, используемые как альтиметры, рассчитаны на высоту 4500 м, вполне достаточную для научных исследований. Когда Чарлз Дарвин в 30-х годах 18 века совершал путешествие в Южную Америку, капитаном “Бигля” был лейтенант Фицрой. Впоследствии он стал адмиралом и был назначен руководителем метеорологической службы при министерстве торговли. Фицрой создал барометр, носящий его имя, — с печатной бумажной шкалой и “Указаниями”, как предсказывать погоду. Указания о прогнозе погоды по повышению давления были записаны с левой стороны, замечания о прогнозе погоды по понижению давления — с правой. В настоящее время можно встретить барометры Фицроя в дубовом корпусе с резной верхней частью в готическом стиле Викторианской эпохи.

Прочие метеорологические приборы

Гигрометр, небольшой прибор для измерения влажности воздуха, изобрел барон Орас Бенедикт де Соссюр в 1783 году. В первых образцах, сделанных для него мастером Пикси из Парижа, использовался человеческий волос, который в условиях влажности становился длиннее. В поздних образцах использовали тонкие полоски китового уса. С середины 19 века гигрометр применяли для поддержания постоянной влажности при проведении повторных экспериментов в лабораторных условиях. В 1875 году создали карманный гигрометр для путешественников, которым приходится ночевать в плохих гостиницах.

Чашечный анемометр, состоящий из чашек, вращающихся на вертикальной оси, был создан в процессе наблюдений за вращением крыльев ветряной мельницы. В 1846 году доктор Робинсон сделал первую промышленную модель анемометра. Анемометры выдавали инспекторам, которые проверяли условия труда на фабриках и шахтах в соответствии с фабричным законодательством.

В 1890 году английский ученый Джордж Стокс (1819-1903) предложил модель гелиографа, состоявшего из стеклянной сферы, закрепленной на полукруглом латунном держателе. Сфера фокусировала солнечный луч, оставлявший тонкую линию на светочувствительной бумажной шкале с часовыми делениями.