Przeczytaj cały artykuł (PDF, ~550 kB)

Powietrze – historia badań
W przeszłości pojęcia dotyczące powietrza były nie tyle wynikiem naukowej analizy, co
produktem bujnej wyobraźni - przedstawiano powietrze i wiatr jako zjawiska nadprzyrodzone.
Jeszcze kilka wieków temu nikt by nie uwierzył, że otaczający naszą planetę ocean powietrza ma
jakikolwiek kres, a w rzeczywistości 99% całej zawartości powietrza atmosferycznego mieści się
w warstwie sięgającej wysokości 50 km.
Już dawno temu ludzie odkryli, że poruszającego się powietrze (wiatr) posiada możliwości energetyczne. Doprowadziło to do wynalezienia łodzi żaglowych. Człowiek mógł teraz opanować oceany i dopłynąć do nowych kontynentów. Przed ponad 3 tysiącami lat asyryjscy, sumeryjscy i egipscy złotnicy wpadli na pomysł wykorzystania sprężonego powietrza do uzyskania
płomienia o wysokiej temperaturze. Za pomocą nożnych miechów sporządzonych ze zwierzęcych żołądków udało im się stopić złoto.
W rolnictwie wiatr jako źródło energii po raz pierwszy został wykorzystany około VII
wieku naszej ery, kiedy to pojawiły się wiatraki do mielenia ziarna. Ich ojczyzną była najprawdopodobniej Persja kraj wichrów i piasków. Najwcześniejsze świadectwa zastosowania wiatraków w Europie pochodzą z roku 1150.
W IV stuleciu przed naszą erą do opisu zjawisk przyrody uczeni zaczęli wykorzystywać
terminologię naukową, która zastąpiła mitologiczną symbolikę. Największe zasługi mają tu greccy filozofowie: Platon i Arystoteles. Według Arystotelesa istnienie jakiejkolwiek próżni nie jest
możliwe. Świat tak jak go widział Arystoteles, a był to jedyny świat w którego istnienie wówczas
wierzono, był zbudowany z czterech podstawowych elementów. Filozof przedstawiał je za pomocą brył geometrycznych - czworościan wyobrażał ogień, sześcian Ziemię, dwudziestościan
symbolizował wodę, a ośmiościan przedstawiał powietrze.
W epoce hellenistycznej w Aleksandrii w Egipcie mechanika była uważana za sposób
rozwiązywania problemów technicznych poprzez przechytrzanie przyrody.
Grecy posiadali
znaczną wiedzę z zakresu mechaniki, na przykład Heron z Aleksandrii wynalazł wiele różnych
urządzeń napędzanych parą lub sprężonym powietrzem. Skonstruował on turbinę Herona (banię
Herona aeolipile) czyli silnik napędzany parą wodną który można uważać za bardzo prymitywną
pierwszą rakietę.
W średniowieczu nauki przyrodnicze rozwijały
się najszybciej w świecie arabskim i tak muzułmański
uczony
znany jako
Rhazes z Bagdadu stworzył
u schyłku X wieku teorię wykraczającą poza arystotelesowskie widzenie świata. Dwuwymiarowe określenie miejsca zastąpił pojęciem trójwymiarowej nieskończonej i absolutnej przestrzeni.
A w XI stuleciu naukowiec islandzki filozof
i naukowiec Awicenna wiedział już o istnieniu oporu
powietrza. Twierdził on, że powietrze jest zatrzymywane, a jego przepływ hamowany przez przedmioty
znajdujące się na jego drodze.
Później w XV wieku włoski artysta i wynalazca Leonardo da Vinci wyprzedził swoją epokę w teohttp://www.polityka.pl/historia/276629,1,
retycznych osiągnięciach w dziedzinie fizyki i inżynierii. Jego studia
nad-odnaleziony.read
powietrzem doprowawynalazek
dziły do zaprojektowania lotni, śmigła do lotów wykorzystującego siłę ludzkich mięśni i pierwszego spadochronu.
W XVI wieku uczeni szukali odpowiedzi na pytanie, dlaczego zwykła pompa ssąca jest
w stanie wynieść wodę jedynie do wysokości około 10 metrów. Galileusz odkrył, że decyduje
o tym ciśnienie atmosferyczne, które jest zdolne wypchnąć wodę tylko do takiej wysokości.
W XVII wieku zaczął się szybki rozwój nauk przyrodniczych oparty na wielu doświadczeniach związanych z powietrzem.
Około roku 1660 niemiecki fizyk Otton von Guericke wykonał eksperyment, który potwierdził istnienie ciśnienia atmosferycznego. Podczas doświadczeń, znanych jako magdeburskie, uczony wypompowywał powietrze ze złożonych szczelnie ze sobą dwóch miedzianych półkul o średnicy 42 cm każda. Dały się one rozerwać dopiero przez zaprzęgi liczące łącznie 16
koni. Eksperyment ten pokazał, że możliwe jest stworzenie przestrzeni bezpowietrznej - próżni.
Nową epokę postępu technicznego zapoczątkował angielski fizyk i matematyk Izaak Newton. Jego wydane w 1687 roku Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, są uważane za
dzieło o podstawowym znaczeniu dla całej nowoczesnej nauki. W 1701r. napisał pracę o skali
zimna i ciepła czym zapoczątkował badania związane z ciepłem.
Odkryto że ciepło wytwarzane w procesie spalania ogrzewa otaczające powietrze,
w wyniku tego zwiększa ono swoją objętość i unosi się, a uwięzienie gorącego powietrza
w balonie spowoduje, że balon wypełniony gorącym powietrzem wznosie się ponad ziemię.
Pierwszy udany lot swobodnym balonem na gorące powietrze miał miejsce we Francji w 1783
roku. Dwaj piloci Margraf d`Arlandres i P. Piltare de Rozie unosili się w powietrzu przez 25 minut. Skonstruowanie balonu po-
Ciekawostka
zwoliło na dalsze badania związane z powietrzem.
W 1804 roku francuski
uczony Joseph Louis Gay-Lussac
odbył samotny lot balonem wypełnionym wodorem i osiągnął
wysokość 7 kilometrów i 16 me-
Rysunek lotni, śmigła do lotów
wykorzystującego siłę ludzkich mięśni i jego rekonstrukcja w muzeum
Leonarda da Vinci w Mediolanie.
(http://www.leonardo.net)
trów. Podczas podróży zebrał on
wiele cennych informacji o składzie powietrza, zmienności temperatury i aktywności elektrycznej w troposferze.
W
w Berlinie
końcu
Otto
XIX
wieku
Lilienthal zbu-
dował pierwszy latający pojazd szybowiec. Konstruktor odbył na
nim ponad tysiąc lotów. Otto Lilienthal osiągnął na swoim ostatnim
dwupłatowym
szybowcu
podczas lotu pod wiatr prędkość
Współcześnie, w 2008 roku, wykonano spadochron wg projektu
Leonarda da Vinci z 1485 roku. Spadochron powstał z nowoczesnych
materiałów i miał kształt piramidy złożonej z czterech trójkątów
równobocznych, o bokach długości 7 metrów. Jego działanie doświadczalnie sprawdził 36-letni szwajcarski spadochroniarz Olivier
Vietti-Teppa skacząc ze śmigłowca, z wysokości 650 metrów. Czasza
spadochronu otworzyła się 600 metrów nad ziemią. „Nie można
takim spadochronem kierowad, spada się tak jak chce wiatr” - skomentował Vietti-Teppa po oddaniu skoku.
(http://wiadomosci.gazeta.pl/Wiadomosci/1,80708,5159425.html)
około 36 km/h.
W roku 1903 dwaj amerykanie, bracia Wright udowodnili,
że są możliwe kontrolowane loty
na maszynach posiadających własny
napęd.
Podczas
pierwszej
próby ich Flyer I pierwszy samo-
lot silnikowy na świecie unosił się w powietrzu przez 12 sekund i przeleciał 36,5 metra. Było to
znaczące wydarzenie w dziejach aeronautyki.
Na przestrzeni wieków człowiek stopniowo odkrywał naturę powietrza i wymyślał sposoby wykorzystywania go do swoich celów. Dziś wiemy, że Ziemia jest jedyną planetą
w Układzie Słonecznym, którą otacza warstwa powietrza. Jest także jedyną planetą posiadającą
gęstą, bogatą w tlen i parę wodną atmosferę.