Un peu d'histoire...
À Florence, en 1643, le savant Torricelli fait des expériences avec du mercure et met en évidence que « l'air a un poids ». Il réalise le premier baromètre à mercure, instrument qui mesure la pression de l'air.
À Paris, la même année, Pascal reprend les expériences de Torricelli en ayant l'idée de mesurer la « hauteur du mercure » en altitude. Il n'en tire pas de conclusion satisfaisante.
En effectuant une série de mesures au Puy-de-Dôme, le beau-frère de Pascal, Périers, remarque, lui, que la pression diminue avec l'altitude.
L'Académie des sciences baptise le tube de Torricelli « baromètre ». En hommage à Pascal, on donne par la suite son nom à l'unité de mesure de la pression, le « pascal ».
Le baromètre
À l'époque de Galilée, les fontainiers de Florence ne disposaient d'aucune pompe aspirante pour hisser l'eau à plus de dix-huit brasses, soit une dizaine de mètres, au-dessus du fleuve Arno. Même celles qui avaient été inventées par les grands ingénieurs de la ville n'y arrivaient pas. En désespoir de cause, les fontainiers décident de s'adresser à quelqu'un de bien plus savant que tous ces ingénieurs réunis : l'illustre Galilée en personne. Malheureusement, le grand homme est arrivé au soir de sa vie et meurt en 1642. Mais le problème est maintenant bien installé dans l'esprit de nombreux savants : qu'est-ce qui s'oppose à la montée de l'eau au-delà d'une certaine hauteur? Deux ans passent et voici que Torricelli, mathématicien et disciple de Galilée, reprend le flambeau. Mais « comprendre » implique, déjà à cette époque, de « faire des expériences », et manier des colonnes d'eau de 10 mètres n'est pas chose facile. Torricelli a donc l'idée de remplacer l'eau par du mercure, un liquide beaucoup plus dense, aussi nommé vif-argent. Torricelli remplit un tube de verre de mercure, le bouche avec le doigt et le retourne sur un bassin rempli, lui aussi, de mercure.
Et alors?
Et alors, Torricelli observe que le mercure ne se vide pas dans le bassin, et qu'il en reste toujours environ 76 cm dans le tube, et ce, quelle que soit la hauteur du tube. Il pense alors que c'est l'air qui fait pression sur le bassin et empêche le tube de se vider. C'est-à-dire que la pression de l'air contrebalance le poids du mercure. Bref, si les fontainiers de Florence ne pouvaient pas aspirer l'eau de l'Arno à plus de 10 mètres, c'était à cause de la pression atmosphérique qui est trop faible. Et voilà comment Torricelli inventa le baromètre ?
Eh bien, pas tout à fait; avant d'en arriver là, il nous faut parler d'un jeune Français, un certain Blaise Pascal.
Dans ces années 1640, Pascal n'est pas encore un philosophe, mais un remarquable homme de sciences et un infatigable expérimentateur. À 22 ans, il a déjà inventé une machine à calculer. Et maintenant, cette expérience de Torricelli, dont on parle dans tous les cercles savants, lui suggère une hypothèse. Il lui faut la confirmer. Il se met donc au travail. Après avoir reconstitué la fameuse expérience, il décide d'aller plus loin, enfin plus haut. Si la hauteur du mercure est bien liée à la pression de l'air, cette hauteur doit être plus faible en altitude. Mais où trouver un peu d'altitude quand on habite à Paris? Au sommet d'une tour peut-être?
Ah non, pas la tour Eiffel, nous sommes au XVIIe siècle. Il choisi donc d'expérimenter au sommet de la tour Saint-Jacques, à 52 mètres au-dessus de la chaussée. Une hauteur suffisante pour permettre à Pascal de vérifier que la pression atmosphérique varie avec l'altitude. Toutefois, les résultats ne sont pas suffisamment précis pour trancher une des questions les plus controversées de l'époque: l'air a-t-il un poids? Cela méritait de refaire l'expérience à plus grande échelle. Pour cela, Pascal s'adresse à son beau-frère, Périers, qui habite en Auvergne, au pied du Puy-de-Dôme. Celui-ci refait l'expérience à différentes altitudes le 19 septembre 1648. Les résultats sont convaincants: la hauteur du mercure diminue à mesure que l'on monte en altitude. La pesanteur de l'air, comme on disait à l'époque, est démontrée. Trente ans plus tard, en 1676, l'Académie des sciences nommera le tube de Torricelli : baromètre. En hommage à Pascal, on donnera plus tard son nom à l'unité de pression. C'est ainsi que les hommes disposent depuis ce temps d'un appareil pour mesurer la pression atmosphérique.