Герике не только объяснил природу атмосферного давления, но также исследовал изменение его во времени. При приближении бури высота водяного столба в его барометре всегда была меньше, чем при хорошей погоде. Известно, что Герике заранее предсказал приближение сильной бури, которая нанесла Магдебургу значительный ущерб. В то время Герике узнал об опытах итальянца Торричелли, который создал вакуум с помощью трубки длиной всего 1 м, наполненной ртутью. Хотя Герике полагал, что его вакуум лучше, так как создан путем откачивания воздуха, все-таки впоследствии стандартным прибором для измерения атмосферного давления стал ртутный барометр Торричелли, в котором достигается гораздо более полный вакуум, чем в приборе Герике.
Заслуга Герике состоит в том, что он изобрел воздушный насос, сумел создать вакуум и впервые измерил атмосферное давление с помощью водяного барометра. Правда, пространство над водой в его барометре не являлось абсолютным вакуумом, оно заполнялось водяным паром. В зависимости от температуры окружающего воздуха давление водяного пара в трубке барометра становилось то больше, то меньше. Следовательно, высота столба воды в трубке не была однозначной мерой атмосферного давления. Кроме того, барометр, трубка которого имела высоту 12 м, был очень неудобен. Высота же ртутного столбика в барометре Торричелли была всего 80 см. Торричелли получил действительно идеальный вакуум, так как переворачивал трубку, запаянную с одного конца и заполненную ртутью, и погружал свободный ее конец в сосуд с ртутью.
На широкой сети современных метеорологических станций для измерения атмосферного давления используются ртутные барометры, действие которых основано на принципе, открытом Торричелли. Существует два типа ртутных барометров: чашечный и сифонный. Наиболее распространенным типом чашечного барометра является стандартный станционный метеорологический барометр[7]. Он состоит из железной чашки[8], трубки Торричелли, приспособления для отсчета и защитной латунной оправы. Когда атмосферное давление возрастает, часть ртути переходит из чашки в трубку и высота ртутного столбика в трубке увеличивается. Когда же давление падает, то часть ртути из трубки снова переливается в чашку. С помощью шкалы и нониуса высоту ртутного столба в трубке можно отсчитать с точностью до 0,1 мм, 0,1 мб, 0,1 торра или 1 н/м2 в единицах СИ.
Около 100 лет тому назад один из изобретателей спектрального анализа, Р. В. Бунзен, переконструировал трубку Торричелли. Он придал ей U-образный изгиб. Если такую трубку заполнить ртутью, а затем осторожно перевернуть, то ртуть из трубки не выльется. Как и в чашечном барометре, атмосферное давление будет уравновешиваться столбом ртути. Барометр Бунзена, который стал называться сифонным барометром, — очень точный измерительный прибор. Для определения атмосферного давления таким барометром должна быть измерена высота уровня ртути в обоих коленах барометрической трубки. Благодаря этому атмосферное давление может быть определено сифонным барометром с точностью уже не до 0,1 мм ртутного столба, как чашечным, а до 0,01 мм.
Однако высота ртутного столба в барометре не является однозначной мерой атмосферного давления, ибо она зависит еще от двух других физических величин: температуры и ускорения силы тяжести. Поясним это на примере. Если в некотором пункте атмосферное давление в какие-либо два различных момента одинаково, то высота ртутного столбика в барометре может не быть одинаковой, если в эти моменты неодинакова температура ртутного столбика в барометре. С увеличением температуры ртуть расширяется. Поэтому если при сделанных выше предположениях имеет место одинаковое атмосферное давление, то высота ртутного столбика будет больше в тот момент, когда температура выше. Точно так же на показание барометра влияет и сила тяжести. Примем теперь, что в двух пунктах, находящихся на различных широтах (например, на Северном полюсе и на экваторе), имеет место одинаковое атмосферное давление и одинаковая температура в помещении, где расположены барометры. Тогда показание барометра на Северном полюсе будет меньше, чем на экваторе, ибо более значительная сила тяжести имеет место на полюсе: ртуть здесь будет несколько более тяжелой. По международному соглашению в измеренную высоту ртутного столбика принято вводить поправки, которые делают эту высоту такой, какой она была бы при температуре 0° и при силе тяжести на широте 45°.