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マクデブルク半球は、 1654年に大気圧の力を実証するために行われた有名な実験で使用された、一対の縁がかみ合った大きな銅製の半球です。縁をグリースで密封し、空気を抜くと、球体は真空状態になり、馬のチームでも引き離すことができませんでした。バルブが開くと、空気が流れ込み、半球は簡単に分離しました。マクデブルク半球は、ドイツの科学者でマクデブルク市長であった[1]オットー・フォン・ゲーリケによって発明され、彼が 発明した空気ポンプと大気圧の概念を実証しました。
球体の中身についてはさまざまな憶測が飛び交った。単に空っぽだと考えた者も多かったが、真空には空気か何かもっと細かい気体が含まれていると主張する者もいた。音は球体を通過しなかったことから、音は聞こえるために媒体が必要であるが、光はそうではないことがわかった。[2]
最初の人工真空は数年前にエヴァンジェリスタ・トリチェリによって作られており、ゲーリケはこれに触発されて世界初の真空ポンプを設計した。このポンプはピストンとシリンダーで構成され、一方向フラップバルブが備わっていた。この半球は空気圧の強さを示すものとして物理学の講義で人気を博し、現在でも教育に使用されている。オリジナルの半球はミュンヘンのドイツ博物館に展示されている。
科学的な重要性とは別に、この実験はマクデブルク市の復興を証明するのにも役立った。マクデブルク市は、わずか 20 年前に 三十年戦争で最悪の残虐行為とされるマクデブルク略奪を経験し、2 万人の住民が虐殺され、1648 年の戦争終結時にはわずか 4,000 人しか残っていなかった。フォン ゲーリケは、主導的な科学者として、また市の富の復興に精力的に取り組んだ市長として、この実験の両面に関心を持っていた。
概要
直径約50cm（20インチ）のマクデブルク半球[3] [4] [5] [6]は、ゲーリケが発明した真空ポンプを実証するために設計された。半球の1つには、ポンプを接続するためのチューブ接続と、それを閉じるためのバルブがあった。半球の内側から空気が吸い出され、バルブが閉じられると、ポンプからのホースを取り外すことができ、周囲の空気圧によって半球はしっかりと固定された。
半球をくっつけている力は、半球の接合部で囲まれた面積（直径50cmの円）に、内部と外部の気圧差を掛けたものに等しい。ゲーリケのポンプがどの程度の真空度を達成できたかは不明だが、内部の空気をすべて排出できたとすれば、半球は約20キロニュートン（ 4,500lbf、2.2ショートトン重）の力でくっついていたことになる。[7] [8] これは車や小さな象を持ち上げるのと同等で、大気圧の劇的な実演である。
デモ
ゲーリケの実演は1654年5月8日[9] [10]にレーゲンスブルクの帝国議会と皇帝 フェルディナント3世の前で行われた。[11] 15頭ずつ2組に分かれた30頭の馬は、バルブを開いて空気圧を均等にするまで半球を分離できなかった。1656年、ゲーリケは市長を務めていた故郷のマクデブルクで、8頭ずつ2組の16頭の馬を使って実演を繰り返した。彼はまた、2つの球体を用意し、支えを使って2つの半球を吊り下げ、内部の空気を抜いた。次に球体に重りを縛り付けたが、球体はびくともしなかった。ガスパール・ショットが、著書『水圧空気圧の機械学』 （1657年）でこの実験を初めて印刷物で記述した。 1663年（あるいは、いくつかの情報源によれば1661年）、同じデモンストレーションがベルリンで、ブランデンブルク選帝侯フリードリヒ・ヴィルヘルムの 前で24頭の馬とともに行われた。
この実験は気圧の原理を説明する人気の方法となり、半球の小さな模型が多数作られ、今日まで理科の授業で使用されています。1654 年のフォン ゲーリケの実験の再現は、オットー フォン ゲーリケ協会によって世界各地で行われています。2000 年 3 月 18 日には、バロメーター ワールドによってグレート トリントンで 16 頭の馬を使った実演が行われました。
この実験はドイツの切手３枚に記念されている。
ロバート・ボイルは、ショットの本を通じてゲーリケのポンプについて学んだ後、ロバート・フックと協力して改良された空気ポンプを設計・製作しました。そこから、さまざまな実験を通じて、彼らはボイルの法則と呼ばれる法則を定式化しました。これは、理想気体の体積はその圧力に反比例するというものです。理想気体の法則はずっと後になって、1834年に定式化されました。
参照
参考文献
- ^ “ゲーリッケ、オットー・フォン”.ブリタニカ百科事典、第 11 版。 Vol. 12. ケンブリッジ大学プレス。 1910.p. 670。
- ^ Principe, Lawrence M.、「序論」、The Scientific Revolution: A Very Short Introduction、Very Short Introductions ( Oxford 、2011年、オンライン版、Oxford Academic、2013年9月24日)、https://doi.org/10.1093/actrade/9780199567416.003.0001、2013年9月4日にアクセス。
- ^ Hablanian, MH; Hemeon, CH (2003). 「マグデブルク半球の再現に関するコメント」。AVS 50 周年。アメリカ真空協会。2008 年 8 月 3 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Nave, CR (2000)。「オリジナルのマグデブルグ半球」。Hyperphysics。ジョージア州立大学物理天文学部。
- ^ 「マクデブルク半球」。マルチメディアカタログ。イタリア、フィレンツェの科学史研究所および博物館。2006年。
- ^ ホール、エドウィン H.; バーゲン、ジョセフ Y. (1903)。物理学の教科書、第 3 版。ニューヨーク: ヘンリー ホルト & カンパニー。p. 52。
マクデブルク半球。
- ^ Nave, Carl R. (2012). 「マグデブルク半球」. Hyperphysics . ジョージア州立大学物理天文学部. 2012年11月12日閲覧。
- ^ 直径 0.5 m、大気圧で計算。力はP 0 * π * r 2で与えられ 、ここでP 0 = 気圧、r = 半球の断面半径。真空ポンプの非効率性により、人工真空はおそらくこれよりはるかに弱かった。
- ^ マルーヴル、ディディエ（2011年）。『地平線：無限の憧れの歴史』カリフォルニア大学出版局。181ページ。ISBN 978-0-520-94711-5。181ページの抜粋
- ^ ウォレス、デイビッド C. (2013)。『激動の22年 1639-1661』ファストプリント出版。156 ページ。ISBN 978-1-78035-660-0。156ページの抜粋
- ^ “ゲーリッケ、オットー・フォン”.ブリタニカ百科事典、第 11 版。 Vol. 9. ブリタニカ百科事典、1910 年。 670。
- 「マクデブルクの半球」。ドイツ博物館の傑作。2013年11月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年6月27日閲覧。
- 「マクデブルクの半球」。The Draft Horse Journal。2007年11月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006年10月31日閲覧。2004年夏に印刷版として出版されました。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、マクデブルク半球に関連するメディアがあります。
- マクデブルク半球
- マクデブルク半球の半分を分離しようとする 2 組の馬を描いたマクデブルク ノットゲルト (緊急用紙幣)。http://webgerman.com/Notgeld/Directory/M/Magdeburg3.htm