بارومتر فشار اتمسفری را در واحدهایی به نام اتمسفر یا بار اندازه‌گیری می‌کند. یک اتمسفر (atm) واحدی است که برابر با فشار هوای متوسط در سطح دریا در دمای ۱۵ درجه سانتی‌گراد (۵۹ درجه فارنهایت) می‌باشد. تعداد اتمسفرها با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد زیرا چگالی هوا کمتر می‌شود و فشار کمتری اعمال می‌کند. با کاهش ارتفاع، چگالی هوا و تعداد اتمسفرها افزایش می‌یابد. فشار سنج ها باید برای تغییرات ارتفاع تنظیم شوند تا بتوانند اندازه‌گیری‌های دقیقی از فشار اتمسفری ارائه دهند.

دو نوع اصلی بارومتر عبارتند از: جیوه‌ای و آنروئید.

 

 

بارومتر جیوه‌ای قدیمی‌ترین نوع فشار سنج است که توسط فیزیکدان ایتالیایی، اوانجلیستا توریچلی، در سال ۱۶۴۳ اختراع شد. توریچلی اولین آزمایش‌های بارومتریک خود را با استفاده از یک لوله پر از آب انجام داد. آب نسبتاً سبک است، بنابراین یک لوله بسیار بلند با مقدار زیادی آب نیاز بود تا بتوان فشار سنگین اتمسفری را جبران کرد. Barometer آبی توریچلی بیش از ۱۰ متر (۳۵ فوت) ارتفاع داشت که از سقف خانه او فراتر می‌رفت! این دستگاه عجیب باعث ایجاد سوءظن در بین همسایگان توریچلی شد که فکر می‌کردند او درگیر جادوگری است. برای مخفی نگه‌ داشتن آزمایش‌های خود، توریچلی به این نتیجه رسید که می‌تواند از جیوه، یک مایع نقره‌ای رنگ که ۱۴ برابر سنگین‌تر از آب است، استفاده کرده و فشارسنجی بسیار کوچکتر بسازد.
در Barometer جیوه‌ای، فشار اتمسفری یک ستون جیوه را متعادل می‌کند که ارتفاع آن به دقت قابل اندازه‌ گیری است. برای افزایش دقت، بارومترهای جیوه‌ای اغلب برای دمای محیط و مقدار محلی گرانش تصحیح می‌شوند. واحدهای رایج برای فشار شامل پوند بر اینچ مربع، نیوتن بر متر مربع (واحد SI که به پاسکال معروف است)، اینچ، سانتیمتر یا میلیمتر جیوه، و میلی‌بار هستند (۱ میلی‌بار برابر با ۱۰۰۰ دین بر سانتیمتر مربع، ۱۰۰ پاسکال، یا ۰.۷۵ میلیمتر جیوه است). فشار اتمسفری در سطح دریا حدود ۱۴.۷ پوند بر اینچ مربع است که معادل ۳۰ اینچ (۷۶۰ میلیمتر) جیوه، ۱۰۱۳.۲ میلی‌بار، یا ۱۰۱۳۲۰ پاسکال می‌باشد.
فشارسنج جیوه‌ای شامل یک لوله شیشه‌ ای است که در بالا بسته و در پایین باز است. در پایین لوله، یک حوضچه جیوه قرار دارد که به شکل دایره و کم‌عمق اطراف لوله را احاطه کرده است. جیوه درون لوله به شکلی تنظیم می‌شود که با فشار اتمسفری بالای حوضچه مطابقت پیدا کند. با افزایش فشار، جیوه درون لوله بالا می‌ رود. لوله با یک سری اندازه‌ گیری‌ها نشانه‌ گذاری شده است که تعداد اتمسفرها یا بارها را نشان می‌دهند. ناظران می‌توانند با مشاهده اینکه جیوه در چه ارتفاعی درون فشار سنج متوقف شده است، فشار هوا را تعیین کنند.
از میان انواع مختلف بارومترهای جیوه‌ای، بیشتر تفاوت‌ها ناشی از روش‌های مختلف برای اندازه‌گیری ارتفاع ستون جیوه است. اگرچه می‌توان از مایعات دیگری نیز در این ابزار استفاده کرد، جیوه به دلیل چگالی بالایش، رایج‌ترین گزینه است و باعث می‌شود که ارتفاع ستون عمودی Barometer در اندازه‌ای مناسب باقی بماند. اگر از آب استفاده می‌شد، ستون باید حدود ۳۴ فوت ارتفاع داشته باشد.

آنروئید

 

در سال ۱۸۴۴، دانشمند فرانسوی لوسین ویدی بارومتر آنروید را اختراع کرد. فشار سنج آنروید دارای محفظه‌ای فلزی و مهروموم‌ شده است که بر اساس فشار اتمسفری اطراف، منبسط و منقبض می‌شود. بارومتر غیر مایعی که به نام  Barometer آنروئید (Aneroid) شناخته می‌شود، به دلیل اندازه کوچک و راحتی آن، در ابزارهای قابل حمل و ارتفاع‌سنج‌های هواپیما به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فشارسنج شامل یک کپسول با دیواره انعطاف‌پذیر و بدون هوا است که دیواره آن با تغییرات فشار اتمسفری خم می‌شود. این تغییر به صورت مکانیکی به یک عقربه نشانگر متصل می‌شود.
Barometer آنروید دارای صفحه‌ای دایره‌ای است که تعداد فعلی اتمسفر ها را نشان می‌دهد و شبیه به ساعت است. یک عقربه به سمت عدد مربوط به فشار اتمسفری فعلی می‌چرخد. اصطلاحاتی همچون "طوفانی"، "بارانی"، "تغییر"، "صاف" و "خشک" اغلب روی صفحه Barometer آنروید نوشته می‌شوند تا افراد بتوانند راحت‌تر وضعیت آب‌وهوا را تفسیر کنند. بارومترهای آنروید به‌تدریج جایگزین بارومترهای جیوه‌ای شدند، زیرا استفاده از آن‌ها آسان‌تر، خریدشان ارزان‌تر و حمل و نقل آن ساده‌تر بود، چون مایعی برای ریختن نداشتند.
برای کالیبراسیون بارومترهای آنروئید، معمولاً از فشار سنج جیوه‌ای استفاده می‌شود. این کالیبراسیون می‌تواند بر اساس فشار اتمسفری یا ارتفاع از سطح دریا باشد. مفهوم ارتفاع از سطح دریا که بر اساس فشار بارومتری محاسبه می‌شود، یکی از انواع ارتفاع‌سنج‌های هواپیما را شکل می‌دهد.

 

باروگراف چیست؟

 

 

بارومتری که تغییرات فشار بارومتری را به صورت مکانیکی در طول زمان ثبت می‌کند، به نام باروگراف شناخته می‌شود. این فشارسنج های آنروید بوده و از ابزاری مکانیکی برای ردیابی تغییرات فشار اتمسفری در یک بازه زمانی استفاده می‌کنند. این ابزار به سوزن‌هایی متصل‌اند و علامت‌هایی روی یک رول کاغذ گرافی مجاور ثبت می‌کنند. باروگراف تعداد اتمسفر ها را در محور عمودی و واحدهای زمان را در محور افقی ثبت می‌کند.
ابزار ردیاب باروگراف به طور معمول یک بار در روز، هفته یا ماه می‌چرخد. نوسانات در نمودار نشان‌ دهنده زمانی است که فشار هوا بالا یا پایین بوده و اینکه سیستم‌های فشار چقدر دوام داشته‌ اند. مثلاً یک طوفان شدید به شکل یک فرورفتگی عمیق و گسترده روی باروگراف ظاهر می‌شود. اگرچه باروگراف‌های جیوه‌ای نیز ساخته شده‌اند، باروگراف‌های آنروئید بسیار رایج‌تر هستند. حرکت کپسول آنروئید از طریق اهرم‌ها بزرگنمایی می‌شود و به یک قلم متصل می‌شود که روی یک کاغذ گرافی حرکت می‌کند. این قلم یک خط را روی گرافی (که معمولاً دور یک استوانه قرار گرفته و توسط یک مکانیزم ساعتی حرکت می‌کند) ترسیم می‌کند.

 

 

بارومترهای دیجیتال امروزی اطلاعات پیچیده جوی را دقیق‌ تر و سریع‌ تر از همیشه اندازه‌ گیری و نمایش می‌دهند. بسیاری از فشارسنج های دیجیتال همزمان با خوانش‌های فعلی، خوانش‌های قبلی یک، سه، شش و دوازده‌ ساعته را نیز در قالب نمودار میله‌ای، مشابه باروگراف، نمایش می‌دهند. این دستگاه‌ها همچنین دیگر پارامترهای جوی مانند باد و رطوبت را نیز در نظر می‌گیرند تا پیش‌بینی‌های آب‌وهوایی دقیقی ارائه دهند. این داده‌ها روی این ابزار بایگانی شده و همچنین می‌توان آن را برای تحلیل بیشتر روی رایانه دانلود کرد. بارومترهای دیجیتال توسط هواشناسان و سایر دانشمندانی که نیاز به خوانش‌های لحظه‌ای جوی دارند، چه در آزمایشگاه و چه در محیط بیرون، استفاده می‌شوند.
Barometer دیجیتال امروزه به ابزاری مهم در بسیاری از گوشی‌های هوشمند تبدیل شده است. این نوع فشار سنج دیجیتال از داده‌های فشار اتمسفری برای انجام خوانش‌های دقیق ارتفاع استفاده می‌کند. این خوانش‌ها به گیرنده GPS گوشی کمک می‌کنند تا موقعیت مکانی را دقیق‌تر مشخص کرده و ناوبری را به طور چشمگیری بهبود بخشد.
توسعه‌دهندگان و محققان همچنین از قابلیت‌های گوشی‌های هوشمند برای پیش‌بینی دقیق‌تر وضعیت آب‌وهوا استفاده می‌کنند. اپلیکیشن‌هایی مانند PressureNet به طور خودکار اندازه‌گیری‌های بارومتریک را از کاربران خود جمع‌آوری کرده و شبکه‌ای وسیع از داده‌های جوی ایجاد می‌کنند. این شبکه داده‌ها نقشه‌برداری از طوفان‌ها را، به‌ویژه در مناطق با تعداد ایستگاه‌های هواشناسی کم، آسان‌تر و سریع‌تر می‌کند.

نحوه عملکرد Barometer  و چگونگی خواندن نتایج آن

● بارومترها فشار جو را که با تغییرات وزن هوای اطراف تغییر می‌کند، اندازه‌گیری می‌کنند. این فشار معمولاً بر حسب واحدهای هکتوپاسکال (hPa) یا میلی‌بار (mb) نمایش داده می‌شود و معمولاً در محدوده ۹۶۰ تا ۱۰۶۰ هکتوپاسکال است. با تغییر فشار، عقربه فشارسنج نیز حرکت می‌کند: فشار کمتر از ۱۰۱۳ هکتوپاسکال نشان‌دهنده سیستم کم‌فشار (دپرسیون) و فشار بالاتر از ۱۰۱۳ هکتوپاسکال نشان‌دهنده سیستم پرفشار (آنتی‌سیکلون) است.
● متخصصان معمولاً از فشار در سطح دریا به عنوان یک معیار مرجع استفاده می‌کنند که به‌طور میانگین حدود ۱۰۱۳ هکتوپاسکال است. این مقدار مرجع مقایسه شرایط جوی در مکان‌ها و ارتفاعات مختلف را ساده‌تر می‌کند.
● اگر عقربه دستگاه شما حرکت نمی‌کند، ممکن است نشان‌دهنده ثابت بودن فشار یا وجود اشکالی در دستگاه باشد. برای آزمایش آن، دستگاه را درون یک کیسه پلاستیکی قرار دهید و به آرامی فشار دهید. اگر فشار تغییر نکرد، ممکن است نیاز به تنظیم مجدد این ابزار باشد. اطمینان حاصل کنید که عقربه گیر نکرده باشد، و در صورت نیاز آن را یک دور کامل بچرخانید و دوباره کالیبره کنید.

 

 

برای خرید یک فشار سنج (بارومتر) مناسب، توجه به نکات زیر می‌تواند به شما در انتخاب بهترین گزینه کمک کند:

 

1. دقت اندازه‌گیری
بسته به نیاز شما، ممکن است دقت بالا برای کارهای خاص مانند تحقیقات علمی یا اندازه‌گیری‌های دقیق در صنعت مورد نیاز باشد.  معمولاً فشارسنج‌های دیجیتال دقت بیشتری نسبت به مدل‌های آنالوگ دارند، اما در عین حال قیمت بالاتری نیز دارند.

 

2. محدوده اندازه‌گیری
محدوده اندازه‌گیری فشار برای کاربردهای مختلف متفاوت است. برخی فشار سنج‌ها محدوده‌ای گسترده از فشارهای پایین تا بالا دارند، در حالی که برخی دیگر برای اندازه‌گیری فشار در بازه‌های خاص طراحی شده‌اند. قبل از خرید، باید بررسی کنید که فشارسنج انتخابی شما قادر به اندازه‌گیری در محدوده مورد نظر شما باشد.

 

3. نوع فشار سنج
فشارسنج‌ها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
● فشار سنج‌های آنالوگ: این مدل‌ها معمولاً در موارد عمومی مانند کاربردهای هواشناسی و کوهنوردی استفاده می‌شوند. آنها به دلیل ساختار ساده و هزینه پایین‌تر محبوب هستند.
● فشار سنج‌های دیجیتال: این مدل‌ها دقت بالاتر و ویژگی‌های اضافی مانند نمایش دیجیتال، قابلیت اتصال به دستگاه‌های دیگر، و گاهی حتی توانایی ذخیره‌سازی داده‌ها را دارند. این نوع بیشتر برای کارهای حرفه‌ای و تحقیقاتی توصیه می‌شود.

 

4. اندازه و قابلیت حمل
اگر نیاز به استفاده از فشارسنج در مکان‌های مختلف دارید، باید به اندازه و قابلیت حمل آن توجه کنید. برخی از فشار سنج‌ها به‌خصوص مدل‌های دیجیتال می‌توانند اندازه‌های کوچکتری داشته باشند که حمل آن‌ها راحت‌ تر است. اما در عوض، فشارسنج‌های آنالوگ معمولاً به دلیل ساختار ساده‌ تر و کمتر وابسته به باتری، انتخاب‌های محبوب‌ تری برای استفاده‌های میدانی و سفری هستند.

 

5. ویژگی‌های اضافی
برخی فشارسنج‌ها دارای ویژگی‌های خاصی هستند که برای کاربرد های خاص طراحی شده اند:
● کالیبراسیون خودکار: برخی فشارسنج‌ها قابلیت کالیبراسیون خودکار دارند که باعث می‌شود همیشه دقت اندازه‌گیری بالایی داشته باشند.
● نمایشگر LCD یا صفحه نمایش بزرگ: این ویژگی برای راحتی مشاهده نتایج در شرایط محیطی مختلف اهمیت دارد.
● مقاومت در برابر آب و شرایط محیطی: اگر قصد استفاده از فشار سنج در شرایط جوی سخت یا رطوبت بالا دارید، توجه به ویژگی ضد آب بودن یا مقاومت در برابر گرد و غبار و شرایط سخت می‌تواند مهم باشد.

 

6. کاربردهای تخصصی
اگر قصد دارید فشار سنج را برای یک هدف خاص مانند هواشناسی دقیق یا استفاده در کوهنوردی خریداری کنید، بهتر است مدل‌هایی را انتخاب کنید که برای این نوع استفاده طراحی شده‌اند. فشار سنج‌های مخصوص کوهنوردی معمولاً قابلیت اندازه‌گیری فشار در ارتفاعات بالا را دارند، در حالی که مدل‌های هواشناسی معمولاً ویژگی‌های بیشتری مانند پیش‌بینی وضعیت جوی را دارا هستند.