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Atmosphärische Elektrizität (Potenzialgefälle, jährliche Schwankung)

angewandt, von welchen durch einen Verbindungsdraht die Ladung dem Meßapparat zugeführt wurde. Cavallo (1777) verwandte zum Aufsaugen die in veränderlicher Höhe anzubringende Spitze einer Metallstange, mit welcher auch Saussure (1786) viele Versuche, namentlich auf Reisen, anstellte. Durch Volta (1788) wurde das Strohhalmelektroskop eingeführt, welches eine wirkliche exakte Messung gestattete, und zugleich ersetzte er die Metallspitze durch eine brennende Lunte oder Flamme, von welcher ein Draht isoliert zum Elektroskop führte.

Bei diesen und vielen andern Versuchen, so z. B. den bekannten von Schübler in Tübingen, ging man von der Meinung aus, daß es wirklich die Luft selbst sei, deren elektrische Ladung man zu bestimmen suchte. Daß dies irrig sei, zeigte Erman (1803) durch folgende Thatsachen: Wird der Aufsaugapparat (Lunte, Flamme) zuerst zur Erde abgeleitet, dann isoliert und nun eine kleine Strecke emporgehoben, so zeigt das Elektroskop eine Ladung an, und zwar bei klarem, ruhigem Wetter von positivem Vorzeichen; letzteres ist negativ, wenn der Apparat auf gleiche Weise nicht gehoben, sondern gesenkt wird. Die Wirkung blieb indessen aus, wenn der Apparat nur horizontal verschoben und weder dem Boden, noch einem darauf stehenden Gegenstand (Haus, Baum) genähert oder davon entfernt wurde. War der ganze Apparat in eine Glashülle eingeschlossen und somit völlig vor einem Kontakt mit der äußern Luft bewahrt, so zeigte sich der Verlauf hierdurch nicht beeinflußt. Demnach konnte nicht eine elektrische Ladung der Luft die beobachteten Erscheinungen hervorrufen, sondern dieselben waren als Folge der Induktion seitens des elektrisch geladenen Erdballes zu betrachten. Ähnlich beobachteten Peltier (1836), Quetelet (1849), Dellmann (1853), Palmieri (1854), Secchi (1861), Hankel (1856), W. Thomson (1856), Mascart (1883), Dufour (1883), Roiti (1884) u. a. Thomson führte neue exaktere Meßapparate sowie den Wasserkollektor ein, bei welchem aus einem isolierten Gefäß ein sehr feiner Wasserstrahl austritt und durch seine aufsaugende Wirkung das im Gefäß befindliche Wasser sowie den damit verbundenen Meßapparat ladet. Pellat (1885) fand, daß von den verschiedenen Aufsaugapparaten die Flammen am besten, Lunten am schlechtesten wirken.

Wie Erman, so sprach auch Peltier die Meinung aus, daß die Erde eine, und zwar negative, elektrische Ladung habe, und daß man deshalb beim Emporheben des Aufsaugapparats denselben positiv elektrisch im Vergleich zur Erde finden müsse. Dellmann dagegen behauptete (1861), es sei die Erde nur elektrisch durch Influenz von seiten der Wolken und der Luft. In den letzten Jahren sind zahlreiche Messungen der atmosphärischen Elektrizität durch L. Weber, F. Exner, Elster und Geitel u. a. ausgeführt worden, und es ist hierdurch eine beträchtliche Menge von Erfahrungen gewonnen, aus denen ein wenn auch noch lückenhaftes Gesamtbild hergeleitet werden kann. Man bedient sich nach Exner eines mit zwei dünnen Aluminiumblättchen versehenen Elektrometers, um aus der Divergenz der Blättchen die elektrische Spannungsdifferenz zwischen dem Boden und einem höhern Punkt oder auch zwischen zwei verschieden hohen Stellen in der Luft zu messen. Dabei werden die isoliert im Gehäuse des Elektrometers hängenden Blättchen mit einer Flamme oder einem Wasserkollektor verbunden und das Gehäuse mit dem Boden oder eventuell mit einem zweiten in andrer Höhe befindlichen Aufsaugapparat. Die Divergenz der Blättchen ist dann ein Maß für die Spannungsdifferenz an den beiden zu vergleichenden Stellen und ergibt das »Potenzialgefälle« am Beobachtungsort, d. h. die Zunahme der Spannung mit wachsender Höhe über dem Boden. Ist z. B. ein Spannungsunterschied von 3000 Volts in 5 m Höhe gegen den Boden gefunden, so beträgt das Potenzialgefälle für je 1 m 600 Volts; man sagt alsdann, es sei gleich 600 »Voltmeter«. Es wird als positives oder negatives Potenzialgefälle bezeichnet, je nachdem die höhern Stellen positiv oder negativ elektrisch gegen die tiefern erscheinen.

Die bisherigen ältern und neuern Messungen stimmen nun darin überein, daß das Potenzialgefälle bei normalem Wetter, d. h. bei klarem Himmel und ruhiger Luft, stets positiv zu sein pflegt, entsprechend der erwähnten Annahme, nach welcher die Erde negative Ladung besitzt und also beim Entfernen von ihr ein Körper der abnehmenden Wirkung jener negativen Ladung unterliegt und positiv elektrisch erscheinen muß. Untersucht man die Flächen gleicher Spannung (Niveauflächen), so sind sie über ebenem Boden diesem parallel; den Unebenheiten schmiegen sie sich derartig an, daß z. B. eine Erhebung (Fels, Haus) von einer lokalen Emporwölbung der Niveauflächen begleitet ist. Da aber solche Wirkung nur bis zu einer gewissen begrenzten Höhe hinaufreicht, so müssen über dieser Höhe die Niveauflächen in regelmäßiger Form verlaufen und sich der Umgebung anschließen. Demnach sind die untern und lokal aufwärts verschobenen Niveauflächen dichter aneinander gerückt als in der Umgebung; mit andern Worten: es erscheint das Potenzialgefälle über einer solchen Erhöhung größer, weil mehr Niveauflächen in der gleichen Höhenschicht liegen, als in der Ebene. So fand Exner auf der Spitze des 1780 m hohen, isoliert stehenden Schafbergs ein Potenzialgefälle von 318 Voltmeter, während nahe dabei am Ufer des St. Wolfgangsees nur 68 Voltmeter gemessen wurden. An einer steilen Felswand von etwa 200 m Höhe überzeugte er sich gleichfalls davon, daß die Niveauflächen hier der Bodenform folgten, denn dicht neben dem Fels, in 5 m Abstand, war ein Potenzialgefälle überhaupt nicht zu bemerken, weil die Niveaufläche hier der Wand parallel und also senkrecht verlief, so daß man in verschiedenen Höhen immer die gleiche Spannung fand. In 35 m seitlichem Abstand betrug am Boden das Potenzialgefälle 2, in 100 m Abstand 10 Voltmeter. Zu diesen Versuchen dienten kleine, mit Wasserstoff gefüllte Ballons, welche, mit einer Lunte versehen, an einem sehr feinen Messingdraht aufstiegen, während das untere Drahtende mit einem Elektrometer verbunden war.

Der jährliche Gang der Luftelektrizität bei normalem Wetter ist vielfach untersucht worden und zeigt immer eine derartige Schwankung, daß ein Maximum im Winter, ein Minimum im Sommer stattfindet. In Tübingen (Schübler), Brüssel (Quételet), Kew (Thomson), Kreuznach (Dellmann), Neapel (Palmieri), St. Louis (Wislicenus), Melbourne (Neumayer), Moncalieri (Denza), Paris (Descroix), Gent (Duprez), Perpignan (Fines) hat man den gleichen Sinn dieser Schwankung, wiewohl in verschiedenem Betrage, gefunden. Das Verhältnis der Werte von Winter und Sommer betrug z. B. in Brüssel 13:1, in St. Louis in Nordamerika nur 5:1, überall indessen schwankt die Stärke der Luftelektrizität während des Jahres umgekehrt wie die Temperatur.

Weniger gut, obwohl auf viel zahlreichern Mes-^[folgende Seite]