(Lees de Engelse versie van dit artikel.)


De sympiëzometer van Alexander Adie:
een opvallend korte 'barometer' zonder kwik










Door: Marco Fontijn.


Op 27 december 1831 verliet het oorlogsschip Beagle de Engelse havenplaats Devonport onder de bekwame leiding van de norse kapitein Robert Fitzroy. Het schip begon aan een expeditie rond de wereld die maar liefst vijf jaar zou gaan duren. De bijbelvaste Fitzroy geloofde stellig dat de reis wetenschappelijke bewijzen op zou gaan leveren voor het scheppingsverhaal uit het boek Genesis.

De wetenschappelijke expeditie rond de wereld, waaraan de HMS Beagle eind 1831 begon, pakte anders uit dan kapitein Robert Fitzroy had gedacht. Op 15 november 1835 wierp het schip het anker uit voor de kust van een van de Galápagos Eilanden. Het viel de 26-jarige en door Fitzroy persoonlijk aangemonsterde bioloog-geoloog Charles Darwin op dat de vele vinkensoorten in de archipel allemaal een andere snavel hadden. God had hier dus opvallend veel moeite gedaan om al die verschillende bekjes te vormen. Op het ene eiland zus, op het andere zo. Darwins uiteindelijke conclusie was eenvoudiger: de vinken hadden zich aangepast aan het voedsel dat ze vonden. Ze waren wel allemaal verwant, maar, afhankelijk van de voedingsmogelijkheden op het eiland, bleken ze veranderd.

Dat nu juist deze jongeman, na jarenlange verwerking van nog vele andere door hem verzamelde monsters en gegevens, in november 1859 'On the Origin of Species' zou publiceren, zou Fitzroy, intussen opgeklommen tot admiraal, zuur opbreken. Een uitzinnige Fitzroy, die het niet kon verkroppen dat hij indirect had meegewerkt aan een boek dat lijnrecht inging tegen het scheppingsverhaal, verstoorde in 1860, woest met de bijbel zwaaiend, een Darwinlezing onder het luidkeels uitroepen van de woorden: "Dit is tegen het woord van God". Vijf jaar later pleegde Fitzroy zelfmoord.

Toch was Fitzroy op tal van andere terreinen een heel stuk minder behoudend. Zo werd hij in 1845, reeds twee jaar na zijn aanstelling, teruggeroepen als gouverneur van Nieuw-Zeeland omdat hij vast bleef houden aan zijn standpunt dat de Maori's evenveel recht hadden op het claimen van grond als de kolonisten. Naast zijn marine-activiteiten zou hij baanbrekend werk verrichten als een pionier op het gebied van de meteorologie. Na zijn ontslag uit actieve dienst werd hij in 1854 zelfs benoemd tot hoofd van het nieuw opgerichte 'Meteorological Department of the Board of Trade', het huidige 'British Meteorological Office'. Hij instigeerde de eerste dagelijkse weersvoorspellingen en zette een stormwaarschuwingsdienst op. In 1862 publiceerde hij 'The Weather Book'.

Foto 1: Engelse sympiëzometer, circa: 1840. Gesigneerd: 'PATENT C. Cummins 148 Leadenhall Street LONDON'.

Al in de tijd van zijn reis met de Beagle besteedde Fitzroy veel aandacht aan het observeren van de fenomenen die samenhingen met, of een voorbode waren van, een verandering in het weer. Tussen de enorme hoeveelheid geavanceerde instrumenten aan boord van het schip - er gingen alleen al 22 chronometers mee op reis - bevond er zich dan ook een flink aantal die speciaal voor dit doel bestemd waren. Veel waarde hechtte Fitzroy in het bijzonder aan een revolutionair type barometer zonder kwik voor maritiem gebruik, waarvan, zorgvuldig verpakt in kisten met zaagselvulling, vijf exemplaren aan boord werden gebracht. Het betrof hier een relatief nieuwe vinding, met de naam 'sympiëzometer', die pas enkele jaren daarvoor grondig getest was aan boord van schepen in de tropen, de poolstreken en voor de kust van Schotland. Ongetwijfeld zal Fitzroy op de hoogte zijn geweest van de enthousiaste berichten over deze eerste testresultaten. In een brief van de kapitein van de Isabella, een van de schepen van de Arctische expeditie van Ross in 1820, komen de volgende lovende woorden voor: 'The Sympiesometer is a most excellent instrument, and shews the weather far better than the marine barometer. In short, the barometer is of no use compared to it … in my opinion it surpasses the mercurial barometer as much as the barometer is superior to having none at all.'

Foto 3: Schotse scheepsbarometer met sympiëzometer, circa: 1860-1870. Gesigneerd: 'Mc. GREGOR & Co GLASGOW & GREENOCK'.

De naam 'sympiëzometer' is een samentrekking van de Griekse woorden sumpiedzein (= samendrukken) en metron (= maat). Het instrument werd in 1818 geoctrooieerd door Alexander Adie uit Edinburgh, die daar in 1775 was geboren en als 'optical, mathematical and philosophical instrument-maker' in hoog aanzien stond. Adie ontwikkelde een grote interesse voor meteorologie en meteorologische instrumenten. Na in de leer te zijn geweest bij zijn oom John Miller, een toonaangevende achttiende-eeuwse Schotse instrumentmaker, werd hij in 1804 diens partner om daarna nog tot aan zijn dood in 1858 werkzaam te zijn vanuit verschillende adressen in Edinburgh. Zijn 'British Patent 4323' uit 1818 werd betiteld als 'An improvement on the air barometer' en een jaar later publiceerde hij er een uitvoerige beschrijving over.

In feite betrof de nieuwe vinding met de geleerde naam een sterk verbeterde versie van de thermobarometer van Robert Hooke. Dit instrument had nooit echt opgang gemaakt en werd gedurende de eerst decennia van de achttiende eeuw op slechts zeer beperkte schaal vervaardigd. Er is een advertentie van de beroemde Engelse barometermaker John Patrick bekend waarin deze het instrument aanprees als zijnde 'A Ship Barometer A Foot Long'. Opvallender nog dan deze, in vergelijking met een conventionele barometer zeer beperkte lengte, was het volledig ontbreken van het gebruik van kwik, dat ter bepaling van de luchtdruk bij deze thermobarometers gebruikelijk was. Ze werkten namelijk op bestanddelen die niet alleen op luchtdruk reageren, maar ook - en zelfs in hoge mate - op temperatuur.

Foto 2: Schematische voorstelling van de sympiezometer van Adie, 1818.
A = reservoir gevuld met waterstofgas
C = reservoir met gekleurde amandelolie
MN = beweegbare luchtdrukschaal
OP = temperatuurcorrectieschaal

Zoals gezegd werkte ook de 'barometer' van Adie nog steeds min of meer volgens ditzelfde principe. Het samendrukken, waaraan door Adie in de naam van zijn instrument gerefereerd werd, sloeg op het met gas gevulde reservoir van zijn sympiëzometer, waarvan de mate van samendrukken werd weergegeven door een gekleurde vloeistof. In plaats van lucht in het gesloten einde van de open buis, gebruikte Adie dus een gas, waterstofgas, dat zich hierbij boven de gekleurde vloeistof, waarvoor Adie amandelolie gebruikte, in het andere einde van de buis bevond. Verder hield de 'improvement' nog een beweegbare schaal in om de correctie van de luchtdruk voor de gemeten temperatuur te vergemakkelijken. De clou was dat men bij luchtdrukwaarnemingen eerst de heersende temperatuur aflas op de aparte thermometer. Vervolgens stelde men de verstelbare luchtdrukschaal zó in dat het eraan vastzittende pennetje op de temperatuurcorrectieschaal de temperatuur aanwees die men zojuist had afgelezen op de thermometer. Tenslotte las men de barometerstand af op het olieniveau. Alhoewel sommige van de thermobarometers van Hooke ook al met een dergelijke beweegbare schaal waren uitgerust, was het instrument van Adie veel smaller, eenvoudiger en dus in de praktijk een stuk bruikbaarder.

Het was vooral Adie's uitgangspunt geweest om een minder kwetsbare barometer te maken voor het gebruik op schepen, ter vervanging van de scheepsbarometers met de lastige en kwetsbare lange kwikbuis. In 1829, dus kort voor de reis van de Beagle, concludeerde de bekende Schotse wetenschapper James Forbes dat Adie hierin was geslaagd: 'as a marine barometer, its superiority in accuracy and utility, as well as convenience, seems fully established'.

Adie nummerde alle sympiëzometers die onder zijn eigen patent door hemzelf werden vervaardigd. Hiervan werd een groot aantal voorzien van de naam van een door hem uitgekozen agent. In de 60 jaar na het verlenen van het patent zouden er op deze manier meer dan 2500 worden gemaakt. Toen het patent na 15 jaar verliep gingen ook anderen zich overigens alras bezighouden met het produceren van sympiëzometers. Er ontstonden uitvoeringen in alle denkbare afmetingen, zelfs tot sympiëzometers in pocketuitvoering aan toe. Ondanks het feit dat sympiëzometers dus behoorlijk populair waren, treffen we ze vandaag de dag echter nog slechts sporadisch aan in de antiekhandel.

Foto 4: Close-up opname sympiëzometergedeelte van Foto 3.

Toch bleken er ook aan de sympiëzometer nog wel enkele nadelen te kleven. Allereerst bleef het lastig dat het instrument niet in één oogopslag was af te lezen. Ook bleek de vermeende grotere geschiktheid voor transport een illusie te zijn, omdat het instrument veelal rechtop vervoerd diende te worden. Een belangrijk nadeel was verder de relatief gezien korte levensduurduur van het instrument. Na verloop van enige tijd zag het waterstofgas namelijk kans om via de olie te ontsnappen, waardoor de aanwijzing minder nauwkeurig werd. Ook de amandelolie kon na een bepaalde periode gaan verdampen.

Toen zich rond 1850, met de uitvinding van de aneroïdebarometer en de ontwikkeling van de sterk verbeterde, gestandaardiseerde kwikscheepsbarometer volgens het 'Kew Marine'principe, betere alternatieven aandienden, werd de sympiëzometer dan ook langzaam maar zeker verdrongen. Wel werden er vanaf het midden van de negentiende eeuw tot enige tijd daarna kwikscheepsbarometers vervaardigd die uitgerust werden met een sympïezometer als extra accessoire. Hierdoor was het mogelijk om de beide instrumenten met elkaar te vergelijken in situaties waarin zeer nauwkeurige waarnemingen vereist waren.

Foto 3  toont een voorbeeld van een dergelijke luxueus uitgevoerde scheepsbarometer met sympiëzometer, gesigneerd 'D. Mc. GREGOR & Co GLASGOW & GREENOCK' en vervaardigd tussen circa 1860 en 1870.  De opvallend slanke, massief eiken kast van het instrument heeft door facetgeslepen glas afgeschermde schaalplaten. Die van het barometergedeelte zijn van ivoor en voorzien van twee noniussen, te bedienen via een tandheugelsysteem met afneembare knoppen. De onder de cardanische ophanging gemonteerde sympiëzometer heeft een schaalplaat van verzilverd messing. Met het 'geheugenwieltje' links bovenin kon de afgelezen stand eventueel nog voor later worden vastgehouden. De kwikbuis van de barometer is voorzien van een vernauwing om bij ruw weer het z.g. 'pompen' van het kwik tegen te gaan. Het palmhouten reservoir heeft een lederen bodem en een vaste stelschroef, en wordt afgeschermd door messing.

Foto 1 toont eveneens een zeer bijzondere en vrij vroege sympiëzometer, n.l. de kort na 1840 vervaardigde sympiëzometer door Charles Cummins. Aan deze instrumentmaker uit Londen werd in dat jaar het patent verleend (British Patent 8462) voor een sympiëzometer die qua vorm afweek van die van Adie en waarbij bovendien zwavelzuur gebruikt werd in plaats van amandelolie. De massief mahonie kast heeft verzilverde messing schaalplaten, afgeschermd door vlak glas. De kwikthermometer heeft een verdeling in graden Fahrenheit. Het luchtdrukschaalplaatje wordt op-en-neer bewogen via een messing schuifpen, gemonteerd in de rechterzijde. Op deze pen bevindt zich tevens een draaibare knop waarmee de nonius kan worden bediend via een tandheugelsysteem.


Marco Fontijn