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Meyers Konversationslexikon

Autorenkollektiv, Verlag des Bibliographischen Instituts, Leipzig und Wien, Vierte Auflage, 1885-1892

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Atmosphärische Elektrizität (Elmsfeuer, Entstehungstheorien)

mehr die Wolke als Anhäufung vieler leitender und durch nichtleitende Luft getrennter Tröpfchen angesehen werden, welche sämtlich negative Ladung zu haben scheinen. Anderseits ist Nebel meist von hohem positiven Potenzialgefälle begleitet. Bei Gewitter nimmt das Gefälle sehr hohe Werte an, und zwar gewöhnlich anfangs beim Heraufziehen positiv, dann aber, wenn das Gewitter über dem Beobachter steht, negativ. Exner beobachtete bei Gewitter Potenzial gefälle bis zu -8000 Voltmeter. Bleibt an ganz heitern Tagen das Potenzialgefälle weit unter dem normalen Wert, so ist dies ein Zeichen abnormer Witterungsverhältnisse, und namentlich wenn an normalen Tagen das Potenzialgefälle kontinuierlich sinkt, kann man den Eintritt bewölkten Himmels oder eines Gewitters innerhalb weniger Stunden mit Sicherheit erwarten. Untersucht man die Elektrizität der Niederschläge, indem man diese in einem isolierten Gefäß auffängt, so scheint Regen häufiger negatives, starker Schneefall dagegen eher positives Vorzeichen zu haben.

In Begleitung von Gewittern (s. d) tritt auf Bergen häufig Elmsfeuer auf, d. h. sichtbares Ausströmen der Elektrizität aus Spitzen, Haaren, emporgehaltenen Fingern u. dgl. Nach Obermayer haben die positiven Elmsfeuer einen deutlich ausgebildeten rötlich-weißen Stiel, an welchen sich strahlenförmig ein Büschel von nicht über 90° Öffnungswinkel und mit Strahlen von 1,5 - 6 cm Länge ansetzt. Die negativen Elmsfeuer sind viel kleiner; sie sitzen auf einem feinen Lichtpunkt und sind so zart, daß man die einzelnen Strahlen nicht unterscheiden kann. Das Büschel hat wenig über 45° Öffnung, und seine Länge beträgt stets weniger als 1 cm. Auf dem Sonnblick hat man beobachtet, daß nach bläulichen Blitzen negatives, nach rötlichen positives Elmsfeuer einzutreten pflegt.

Für die Entstehung der atmosphärischen Elektrizität hat man vielerlei Theorien aufgestellt, ohne daß bisher eine derselben zu allgemeiner Anerkennung gelangt wäre. Reibung der Wolken an der Luft oder des Windes an der Meeresfläche, Verdunstung, Ausdehnung des emporsteigenden Wasserdampfes, ungleiche Verteilung der Wärme in der Atmosphäre, unipolare Induktion durch den Erdmagnetismus, Ozonbildung u. a. sind als mögliche Ursachen des vorhandenen elektrischen Zustandes angeführt worden. Von neuern Theorien seien hier ausführlicher erwähnt die von Arrhenius, Sohncke und Exner. Allen dreien gemeinsam ist die Annahme, daß die Luft im gewöhnlichen Zustand nicht als elektrischer Leiter anzusehen sei. Wenn »feuchte Luft« oftmals in Experimenten als Hindernis bei der Ansammlung größerer Elektrizitätsmenge erscheint, so ist dies nicht der Fortleitung von Elektrizität durch die Luft zuzuschreiben, sondern dem Entstehen eines dünnen leitenden Überzugs von kondensiertem Wasser auf der Oberfläche der festen Körper und der hiermit verbundenen Ableitung der Elektrizität durch die Stützen, welche den Ansammlungsapparat isolieren sollen. Es kann aber nach Arrhenius die Luft zum Leiter werden, und zwar elektrolytische Leitungsfähigkeit erlangen, wenn sie von ultravioletten Strahlen getroffen wird. Setzt man dies voraus und außerdem das Vorhandensein einer negativen elektrischen Ladung in der Erde, so kann durch die von der Sonne bestrahlte Luft Elektrizität den Wolken zugeleitet werden. Daß bei stärkerer Strahlung in der That die negative Elektrizität der Atmosphäre steigt, d. h. das normale positive Potenzialgefälle abnimmt, scheint dieser Theorie günstig zu sein. In neuester Zeit (1891) ist es Elster und Geitel auch gelungen, die unter Einfluß des Lichtes stattfindende Zerstreuung negativer Elektrizität an mehreren Mineralien, besonders Flußspat, nachzuweisen. Auf ganz andrer Grundlage beruht die Theorie von Sohncke, nämlich auf der von Faraday experimentell festgestellten Thatsache, daß durch Reibung von Wasser an Eis Elektrizität entstehen kann. Hat man verdichtete Luft in einem Gefäß abgesperrt und gestattet ihr durch schnelles Öffnen eines Hahnes mit weiter Bohrung das plötzliche Ausströmen, so kühlt sie sich bei der raschen Entspannung erheblich ab, der ihr beigemengte Wasserdampf verdichtet sich zu Tröpfchen, es tritt Nebelbildung ein, und zwar mit besonderer Leichtigkeit, wenn die Luft Staubteilchen enthält, deren jedes als Ansatzpunkt oder Kern für ein sich bildendes Tröpfchen dient. Wenn man nun diesen mit kleinsten Wassertröpfchen beladenen heftig hervorbrechenden Luftstrom gegen ein isoliert aufgestelltes Eisstück stoßen läßt, so wird das Eis positiv, das Wasser negativ elektrisch. Der Versuch gelingt nicht, wenn der Luftstrom keine Wassertröpfchen enthält, und auch dann nicht, wenn das Eis im Schmelzen begriffen und also mit einer Wasserschicht bedeckt ist, weil in diesem Fall nicht Wasser an Eis, sondern Wasser an Wasser sich reibt. Sohncke nimmt nun an, daß ähnliche Reibung in derjenigen Höhe der Atmosphäre stattfindet, wo Wasser- und Eiswolken aneinander grenzen. Es ist eine auf vielerlei Erfahrung begründete Annahme, das die untern Wolken (Cumulus. Stratus) aus Wassertröpfchen, die höhern (Cirrhus) aus kleinen Eiskristallen bestehen. Die Grenze beider Wolkenregionen liegt da, wo die nach oben hin abnehmende Lufttemperatur den Wert 0° erreicht, an der »Isothermfläche Null«. Hier findet durch Wind beständige Reibung zwischen den Wasser- und Eisteilchen der Wolken und demnach positive Elektrisierung der Eiswolken, negative der Wasserwolken statt. Namentlich ist solche Reibung aber beim Hagel anzunehmen, dessen Eiskörner im Herabfallen durch die mit Wassertröpfchen beladene Luft gerieben und elektrisiert werden. In der Isothermfläche Null ist also der Sitz der Elektrizitätserregung zu suchen, über derselben positive, unter ihr negative Ladung. Sinkt sie bei abnehmender Temperatur (im Winter) herab, so kommt die positive Ladung der obern Eismassen dem Boden näher, und das positive Potenzialgefälle zeigt eine Zunahme. Geht die Temperatur auch am Boden unter 0° herab, so ist nur noch positiv geladenes Eis in der Luft, von dem man allerdings dann annehmen muß, daß es seine früher durch Reibung erlangte Ladung behalten hat. Sohncke nimmt an, daß in dem Elektrisierungsvorgang bei der Reibung von Wasser und Eis die wahre oder doch die hauptsächlichste Quelle der elektrischen Erscheinungen in der Atmosphäre aufgedeckt sei.

F. Exner setzt wie Arrhenius die vorhandene negative Ladung der Erde als eine Erfahrungsthatsache voraus und beschränkt sich auf eine Erklärung der Beförderung elektrischer Massen vom Boden in die obern Schichten der Atmosphäre. Diese Beförderung schreibt er dem Wasserdampf zu, welcher beim Verdunsten einen Teil der Ladung aus der Wassermasse, welcher er entsteigt, mit sich nimmt. In diesem Sinn wird die enge Beziehung zwischen dem Potenzialgefälle und dem Dunstdruck, also der in der Luft vorhandenen Menge des Wasserdampfes, gedeutet, welche, wie vorstehend geschildert, an vielen verschiedenen Orten hervorgetreten ist. Das Wasser, welches vor dein Verdampfen einen Teil der leitenden Erd-^[folgende Seite]