Postverlagsort Leipzig
DIE
NATURWISSENSCHAFTE
H E R A U S G E G E B E N V O N
ARNOLD BE R L I N E R
U N T E R B E S O N D E R E R M I T W I R K U N G V O N HANS SPEMANN IN F R E I B U R G I. B R . ORGAN DER GESELLSCHAFT DEUTSCHER NATURFORSCHER UND ÄRZTE
UND
ORGAN DER KAISER WILHELM-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER WISSENSCHAFTEN
V E R L A G V O N J U L I U S S P R I N G E R I N B E R L I N W 9
HEFT 43 (S E IT E 857— 872) 28. O K T O B E R 1927 FÜNFZEHNTER JAHRGANG
I N H A L T : Ü ber die Beziehung zwischen Gebirgsbildung und
Vulkanism us. Von S. v o n Bu b n o f f, Breslau.
(Mit 4 F i g u r e n ) ... 857 Schwingungen der Atm osphäre. Von J . Ba r t e l s,
Berlin-Eberswalde. (Mit 4 F i g u r e n ) ...860 Be s p r e c h u n g e n :
St u m p f f, Ka r l, Analyse periodischer Vorgänge.
(R e f.: Leo W enzel Pollak, Prag) ...866 Ke y n e s, Jo h n Ma y n a r d, Über W ahrscheinlich
keit. (Ref.: E. Zilsel, W i e n ) ... 867 Vr i e s, H k. d e, D ie vierte Dimension. (R ef.:
M. Born, G ö ttin g e n ) ...869
El e u t h e r o p u l o s, A., Die exakten Grundlagen der Naturphilosophie. (R ef.: E . Zilsel, Wien) 869 Ni c o m a c h u s o f Ge r a s a, Introduction to Arith-
metic. (R ef.: Friedr. Drenckhahn, Rostock) . 869 Mi t t e i l u n g e n a u s v e r s c h i e d e n e n Ge b i e t e n:
Zur Frage nach dem Ursprung der grünen Nord
lichtlinie ... 869 Über die H elligkeit in der bürgerlichen Däm m e
rung ...871 Vitam inwirkung von Digitaliskörpern . . . . 872 Eine neue Röntgenröhre für Krystalluntersu-
c h u n g e n ... 872 The B yzantine Astrolabe a t B r e s c i a ... 872
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II D I E N A T U R W I S S E N S C H A F T E N . 1927. H eft 43. 28. Oktober 1927.
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DIE NATURWISSENSCHAFTEN
Fünfzehnter Jahrgang 28. Oktober 1927 Heft 43
Über die B eziehung zw ischen Gebirgsbildung und Vulkanism us.
V o n S. vo n Bu b n o f f, B reslau . V o r einigen Jah ren h a t H . Cl o o s an dieser
S t e lle 1 ü b er seine T iefen g estein sfo rsch u n g en b e ric h te t und v o r allem das P ro b lem des B a th o - lith en b eh an d elt, eines T iefen gestein sk ö rp ers, der a n g eb lich m it b re iter F ro n t in u n b ek an n te T iefen h e ra b setzt. E r k o n n te zeigen, d a ß diese h y p o th e tisch e A n n ah m e in vielen F älle n n ic h t z u trifft, d aß die G ra n ite m eist eine „ S o h le “ b esitzen und als m eh r od er w en iger m ä ch tig e P la tten * a n d eren G estein en a u f liegen. D a m it erschienen diese, der n orm alen G estein sfolg e ein gesch alteten T ie fe n gestein sk ö rp er in einem gan z neuen L ic h t, zu gleich w urde ab er ein P ro b lem p räzisiert, w elch es h eu te eig en tlich die G ru n d la g e der d yn am isch en G eologie ü b e rh au p t b ild e t: A u f w elch e W eise sc h a fft sich d as M agm a den R a u m in der E rd k ru ste ? W ird es d u rch geb irg sb ild en d e V o rg ä n g e p a ssiv em p o rge
d rü ck t, w ie die P a s ta au s einer T u b e, oder b e sitzt d as M agm a, e tw a v e rm itte ls der eingeschlossenen G ase, einen a k tiv e n A u ftrie b , d er die u m gebend en G estein e zu r S eite sch ie b t und em p o rw ö lb t? D iese F ra g e ist h eu te n och n ich t restlo s g e k lä rt, ja , m an kan n ü b erh au p t zw eifeln, ob sie einer gen erell b in denden A n tw o r t fäh ig ist, zu m al m an sich d a rü b er k la r sein m u ß , ob m an n u r vo n den V o rg än g e n -in den oberen T eilen der festen R in d e sp rich t oder a u f die u n terliegen d e, h a lb p la stisc h e S ch ale der E rd e e x tra p o lie rt. D a s le tz te ist zu r Z e it noch rein h y p o th e tis c h ; fü r das erste kan n m an w en igsten s lo k a l g ü ltig e B eisp iele an fü h ren .
E in d era rtig es ein d eu tiges B e isp iel aus einem eigenen A rb e its g e b ie t m ö ch te ich h ier k u rz e r
läu tern , d a es a u f die B e zie h u n g d er G eb irg sb il
d u n g zum V u lk a n ism u s d er T iefe und d er O b er
fläch e ein ü b errasch en d es L ic h t w irft. E in e a u s
fü h rlich e B esch reib u n g, w elch e n ich t n u r eine g eo logische, sondern au ch eine p etro g ra p liisch e D u rc h a rb e itu n g e rfo rd ert, w ird b a ld an an d erer S telle erfolgen .
E s h a n d elt sich um ein G eb iet im sü dlich en Sch w a rzw a ld , w o d er seltene F a ll vo rlie g t, d aß m an einen T iefen g estein sk ö rp er und die zugeh örigen E r gu ß gestein e n eb en ein an d er stu d ieren kan n .
Z u r allgem ein en E in fü h ru n g sei folgen d es g e s a g t:
D er p rä k a m b risch e G n eiskern des S c h w a rz w a ld e s w ird vo n einem S au m karb o n isch er G ra n ite um geben, die, jed e n fa lls im Süden, d eu tlich an der G renze vo n h o ch m etam o rp h em G neis und n ich tm etam o rp h em P a lä o zo ik u m liegen. Ih re F o rtsetzu n g n ach der T iefe ist ohne w eiteres n ich t ersich tlich ; bei der großen A u sd eh n u n g dieser M assive ist es jed o ch vo n vorn h erein n ich t sehr
1 1923, H. 1. Was, liegt unter dem Granit?
w ah rsch ein lich , d aß sie m it gleichem F läch en ra u m in u n en d lich e T iefe fo rtsetzen , — w o w äre das G e
stein geblieben, w elches v o r ihrem E in d rin gen den R a u m a u sg e fü llt h ab en m uß?
U m diesem P ro b lem näh erzuk om m en , h ab e ich m ir zu n ä ch st eines d er kleineren G ra n itm a ssiv e au sgew ä h lt, w elches eine eig en artige L a g eru n g b e sitzt, das M assiv E isen b a c h -B ä rlia k le südlich und ö stlich vo m F eld b erg . E s ist, b e ilä u fig gesagt, das jü n g ste u n ter den G ra n itm a ssiv en des S c h w a rz
w ald es (vgl. F ig . 1).
Fig. 1. K arte. Das junge Granitmassiv ist zwischen Gneis (NW) und altem Granit (SO) eingeschaltet. Man beachte die drei Abschnitte des M assivs: 1. linke Flanke — Massiv der Bärhalde (Feldberg), deutlich an Stelle der von SW heranstreichenden Kulmzonen eingeschoben. 2. Zen
trum — z w i s c h e n Verwerfungen eingebrochen, die K ulm zonen z. T. in vom Granit durchbrochenen Schollen erhal
ten, der Granit von Ergußgesteinen und Tuffen begleitet.
3. rechte Flanke — Eisenbacher Massiv (Neustadt), die Kulm schiefer und geschieferten Granite wieder durch A btragung entfernt. Vgl. die Profile Fig. 2 und 3.
A m ganzen Sü d rand e des S ch w arzw ald gn eises lieg t ein Sau m vo n ge faltete m K u lm (u nterkarbo- nische S and steine und S ch iefer), d er vo m G neis d u rch eine Zone vo n gesch iefertem hellem , saurem G ra n it (A p litg ran it) g e tren n t ist. Sü d lich vo m K u lm liegen dann d ie großen G ra n itm a ssiv e des südlich en S ch w arzw ald es (H au p tgran ite). D e r eben g en an n te jü n g ste G ra n it u n terb rich t nun diese n orm ale Z on en folge südlich vo m F e ld b e rg j
Nw. 1927 65
8 5 8 B u b n o f f : Über die Beziehung zwischen Gebirgsbildung und Vulkanism us. 1 Die Natur- [ Wissenschaften
A u f eine w eite S tre c k e sind h ier K u lm und ge- sch ieferter G ra n it ve rsch w u n d e n und an ih rer S telle ist der ju n g e G ra n it ein g e sch a ltet. W e ite r im O sten ersch einen die u n te rd rü c k te n Z onen w ied er in ein er gro ß en Q u ersen ke (L en zk irch er G raben ), die au ß erd em vo n m a n n igfa ch en v u lk a nischen E rg u ß g estein en e rfü llt is t; n och w eiter östlich , jen seits d er S enk e, m ach en die
K u lm zo n en w ied e r d em ju n g e n G ra n it P la tz .
W ie ist nun diese U n terb re ch u n g zu d eu ten ? I s t d er ju n g e G ra n it a u f einer S p a lte em p o rged ru n gen und h a t die a n deren G estein e b eiseite gesch oben, oder setzen sie u n ter od er ü b er ihm fo rt? Im le tzten F a lle m üssen sie d u rch n a c h trä g lic h e A b tr a g u n g e n tfern t sein.
E in e ein geh end e U n tersu ch u n g h a t gezeig t, d a ß d as L e tz te in d er T a t zu tr ifft. D e r G ra n it fä llt im N o rd en u n ter den G neis, im W e ste n u n ter den K u lm
und den ä lteren g esch ieferten G ra n it ein. D ie gesch ild erten G estein szon en sind also vo m G ra n it e m p o rg e w ö lb t w ord en und streich en ü b er ihm in die L u ft a u s; sie sind d o rt d er A b tr a g u n g zum O p fer gefallen (vgl. lin k en T e il vo n F ig . 3 1).
A m S ü d ran d e des G ra n ites lä ß t sich d agegen zeigen, d a ß er dem älteren G ra n it a u flieg t, d a ß d ie
ser seine U n terla g e b ild e t (vgl. F ig . 2 oben). D a ra u s
Fig. 2. Zwei Querprofile durch das jüngere Granit
m assiv; zeigen die plattenförm ige Lagerung zwischen Gneis und K ulm im Dach und älterem Granit in der Sohle. Das obere entspricht einem Schnitt durch die W estflanke (Horst, Massiv B ärhalde); das Massiv ist mächtig, das Kulm dach emporgewölbt. Das untere entspricht einem Schnitt durch die „Scheitelregion“
(Graben von Lenzkirch); das Massiv ist wenig mächtig, Porphyrergüsse (Laven) und Tuffe gehen von ihm aus und durchbrechen das Dach, welches z. T. abgetragen ist.
kön nen w ir die rä u m lich e G e s ta lt des G ra n it- m assives erk e n n e n : v o n N o rd en n ach Sü d en g e sehen b ild e t er eine P la t t e zw isch en G neis und älterem G ra n it, die n ach S ü d en zu n g en fö rm ig a u f
s te ig t (Fig. 2), vo n W e ste n n ach O sten geseh en b ild e t er die W e stfla n k e ein er K u p p e l, w elch e ih r D a ch — die K u lm sc h ie fe r — a u fw ö lb t (Fig. 3).
1 Die Signatur der Profile entspricht im allgemeinen der der K arte, nur ist die Schraffur des jungen Granites in den Profilen kräftiger.
W en n w ir nun zu n ä ch st die große Q uersen ke ü bersp rin gen, so sehen w ir ö stlich vo n ih r sp iegel
b ild lich d as gleich e; au ch h ier lie g t der G ra n it als n ach S ü d en a u fsteig en d e P la tte zw ischen G neis und ä lterem G ra n it, n u r sin k t h ier d as M assiv gegen O sten ab — w ir sind in der G eg en fla n ke des G e w ölb es (vgl. F ig . 3, rech ts). A ls G an zes b ild e t
also der ju n g e G ra n it ein G ew ö lb e, dessen S ch eitel in d er Q u ersen ke zu such en ist, also eingebroch en ist. D ie B e w e isfü h ru n g k a n n m an au ch a u f die inneren S tru k tu rfu g e n des G ra n ites gründen, w as uns h ier indessen zu w e it fü h ren w ü rd e 1.
A n diesem q u er in das S treich en der K u lm fa lte n ein g e sch a lteten G ra n itg ew ö lb e in teressiert uns nun v o r allem die S ch eitelsen k e. W ie schon erw äh n t, is t sie zum T e il v o n E rg u ß g estein en und T u ffe n e rfü llt, die, w ie eine p etro grap h isch -ch em i- sche U n tersu ch u n g erg a b , u n b ed in g t zu dem ju n gen G ra n it — als dessen O b erflä ch e n ä q u iv a le n te — gehören. Ja, die d irek te n Ü b e rg ä n g e zum G ra n it selb st k o n n te n h ier n ach gew iesen w erden, u n d d ie ser w u rd e im U n terg rü n d e gefun den , und z w a r g e nau in der gleich en L a g e ru n g w ie in den b e n a ch b a rten M a ssiv en ; b lo ß die M ä c h tig k e it der G ra n it
p la tte w a r h ier gerin ger (F ig. 2 un ten ).
E s is t nun a u ß e ro rd en tlich w ic h tig , d a ß die E rg u ß g estein e und T u ffe vo n Sed im en ten b e g le ite t sind, w elch e das A lte r d er E rgü sse festzu leg en e r
lau b en . Sie sind s p ä tk u lm isch bis frü h o b erkar- bonisch. D a die ä lte re n G estein e h ier zum T eil d u rch E ro sio n e n tfe r n t sind, m u ß d as G eb iet frü h er h o ch gelegen h ab en , w ie es dem S ch eitel des G e w ölb es e n tsp ric h t; d a an d ererseits d ie ju n gen S e d i
m ente n u r a u f die S en k e b e sc h rä n k t sind, m u ß der S c h eitele in b ru ch m it ih rer A b la g e ru n g u n gefäh r g le ic h a ltr ig b zw . e tw a s ä lte r sein. D a m it ist er a b e r au ch g le ic h a ltrig m it dem E in d rin gen des ju n gen G ra n ite s. D e r h ierau s sich ergeben d e Sch lu ß ist seh r w ic h tig : G ra n itin tru sio n , G ew ö lb e b ild u n g und S ch eitele in b ru ch sind u n gefäh r g le ic h zeitig e u n d sich gege n se itig b ed in gen d e V o rg än ge.
W a s is t n u n a b er d as P rim ä re — G ra n it
in tru sion od er G ew ö lb eb ild u n g ? H a t der G ra n it 1 Die Querklüfte im Granit bilden einen Fächei, der senkrecht zu dem Gewölbe steht; dieses selbst ist durch eine lineare Streckung des Granites gekennzeich
net. Die Ergebnisse decken sich gu t mit den Tiefen
gesteinsforschungen von Cl o o s.
Horst-Massiv Graben-Erguß ' Horst-Massiv
Fig. 3. Längsprofil durch das Massiv. Zeigt die Gewölbege
stalt, den Einbruch der Scheitelregion und die Lagerung zwischen dem z. T. abgetragenen Gneis im Dach und dem älteren Granit in der Sohle. Man beachte, daß die Störungen in die Sohle fortsetzen und daß die Dicke der G ranitplatte im W esten (Bär
halde) und im Osten (Eisenbach), also in den hochliegenden Gewölbeflanken (Horsten) größer ist, als am Scheitel (einge
brochener Teil — Lenzkircher Graben), wo dafür oberflächliche Lavenergüsse vorliegen.
Heft 43. 1 28. 10. 1927]
Bu b n o f f: Über die Beziehung zwischen Gebirgsbildung und Vulkanism us. 859
p assiv einen sich öffn end en R a u m erfü llt, oder h a t er sich ihn erst g esch a ffen ? A u c h das können w ir nun erkenn en. D e r G ra n it b ild e t ja eine n ach Süd en au fsteigen d e P la tte , deren U n terla g e w ir kennen. W ü rd e er sich den R a u m aus eigener K r a ft gesch affen h aben , so w ären die b ezeich n en den S tru k tu ren — G ew ölb e, Z ersp altu n g, S c h e ite l
b ru ch n u r in ihm und in seinem D a ch , n ich t in der S ohle erk e n n b a r; denn d er A u ftr ie b ka n n ja n ic h t n ach u n ten w irken . M an ka n n nun a b er die bezeich n en d en S tru k tu rm erk m a le a u ch in der Sohle n a c h w eisen ; sie sind d em n ach zu erst, und z w a r tek to n isch a n g ele g t w ord en (vgl. F ig . 3).
T ro tzd e m is t d er G ra n it n ich t gan z p assiv. G e w ö lb e b ild u n g und Z e rsp a ltu n g sind in ihm v ie l in te n siv er als in seiner U n te rla g e ; die G ra n it
p la tte ist in den M assiven im O sten und W esten m äch tig er, in d er S enke, w o ein T eil des ü b e r
schü ssigen M a teria ls d u rch vu lk a n isch e A u sb rü ch e n ach au ß en e n tlad en w u rd e, w esen tlich dünner.
D a s zeig t, d a ß d er G ra n it den tek to n isch v o rg e zeich n eten R a u m je n a ch den gegeben en V e r h ä lt
nissen versch ied en a u s g e sta lte t h at, d a ß also dem
Fig. 4. Schematisches Sammelpronl durch den südlichen Schwarzwald, etwa auf der Linie Feldberg-Laufenburg (Oberrhein). Die Granitm assive steigen als zungen
förmige Platten auf einer nach Süden aufsteigenden Fuge auf. Diese Fuge war ursprünglich von K ulm ausgefüllt. Diese Kulm schiefer sind durch die Granite auf
gewölbt und durchbrochen worden, später werden sie größtenteils durch Abtragung entfernt.
M agm a d och eine A k t iv it ä t in n ew o h n t. W ir e r
kennen nun au ch das G esetzm ä ß ige in d ieser A k t iv it ä t und k ön nen es so d e fin ie re n :
D e r a u f d er G n eis-G ra n itfu ge em porsteigend e ju n g e G ra n it g e lan g t b ei seinem A u fs tie g an die diese F u g e ü b erd ecken d en K u lm sch iefer. A n den F lan k e n des G ew ölb es ist diese Ü b e rd eck u n g n och m ä ch tig — der G ra n it k a n n sie n u r em porw ölben, n ich t d u rch b rech en und s ta u t sich m a ssiv a rtig au f.
A m S ch eitel ist die Ü b e rd eck u n g d u rch A b tra g u n g g esch w äch t, der G ra n it zersp ren gt den M a n te l; der e ru p tiv e V o rg a n g b e g in n t m it B ro ck en tu ffen , die eine h e ftig e E x p lo sio n anzeigen , d er R e st flie ß t in L a v a d e c k e n aus, u n ter A b lö su n g vo n S ch ollen des D ach es. So w ird in den F la n k e n das übersch ü ssige M a teria l a u fg e sta u t — es b ild en sich h o rsta rtig e M as
sive, im G rab en w ird es n ach au ßen a u sgesto ß en — es b ild e t sich der S ch eitelb ru ch , d er vo n vu lk a n isch en P ro d u k te n erfü llte G rab en (vgl. P ro file F ig . 2 und 3).
D ieses E rg eb n is ist beson ders leh rreich , w enn m an es m it gew issen tek to n isch e n B ild e rn v e r gleich t. So ist d er F a lte n ju r a zu beid en S eiten des R h ein ta lg rab e n s in m äch tigen S ch u p pen zo n en a u f
gestau t, im G rab en selb st b ran d en seine ein fach en F a lte n w eit vo r. Sch u p pen zon e und M assiv b ild u n g einerseits, F a lte n Vorschub und vu lk a n isch e r A u s
b ru ch and ererseits sind analoge tek to n isch e und v u lk a n isc h e L ösu n g en fü r die g e stellte A u fg a b e — die U n terb rin g u n g des M aterialü b ersch u sses. H ie r
aus ergeben sich K o n seq u en zen , die fü r ve rsch ie dene P ro b lem e der G eb irg sb ild u n g w ic h tig sind.
D a s A u fu n d a b im L än g sp ro fil eines F a lte n gebirges, die B in d u n g vu lk a n isch e r G eb iete an G rab en zon en, das P ro b lem vo n G rab en und H o rst ü b erh au p t, erfah ren au f diese W eise eine n eu artig e B e leu ch tu n g . M an kan n fragen , ob n ich t die m a g m a tisch e A u s g e sta ltu n g einer tek to n isch en A n lage die G ro ß fo rm en der E rd e v ie l s tä rk e r b e ein flu ß t, als das gem ein angenom m en w ird .
D ie D e u tu n g des jü n g sten S ch w a rzw a ld gran ites e rla u b t nun auch , an die ä lteren h era n zu treten . M an kan n schon je t z t zeigen, d a ß au ch sie keine B a th o lith e n sind, die in u n b ek an n te T iefen h e ra b setzen, sondern — allerd in gs m äch tigere — P la tte n d arstellen , die, a u f vo rg e b ild ete n F u g en au fsteigen d , zu n g en fö rm ig n ach Süd en em porlecken (Fig. 4). A u ch die U n tersch ied e in ih rem M in eralb estan d und C h e
m ism us w erd en k la r, indem sich zeigen lä ß t, d aß b estim m te V a rie tä te n a n b e s tim m te n tek to n isch und geologisch vo rge ze ich n e ten S tellen liegen. Ja, es ta u c h t d a rü b er hin au s die F ra g e auf, ob diese K ö rp e r ü b erh au p t einen ein h eit
lichen F ö rd e rk a n a l b e sitzen . D ie kleineren u n te r ihnen gehen n ach u n ten in eine „ I n je k tio n s zo n e“ über, d. h. in ein N e tz w e rk vo n gran iti- schen G än gen, w elches d as u m gebend e G estein d u rch se tzt. B e i den größeren K ö rp e rn kan n m an nach w eisen, d aß ihre Sohle einer solchen In jek tio n w esen tlich stä rk er u n terw o rfen is t als ih r D a ch .
E s sei sch ließ lich n och d a ra u f h ingew iesen, d aß dieses — z w a r ko n stru ierte, a b er a u f B e o b a c h tu n gen beru h en d e P ro fil, F ig . 4 eine erstau n lich e Ä h n lic h k e it m it alpin en D e cken p rofilen h a t. D er M echanism us ist allerd in gs insofern anders, als liier n ich t das starre, p assive H angen d e, sondern das m obile, a k tiv e L iegen d e vo rgesch o b en w ird . A b e r beid e P rozesse ve rla u fe n gleich sin nig. A u s einigen B e o b a ch tu n g en w ird m an zu d er A u ffa ssu n g g e d rän g t, d a ß ku rze „o ro g e n e tisc h e “ , geb irg sb ild en d e P ro zesse m it län g eren — v ie lle ic h t epirog en etisch en P h asen vo n M a gm en vo rsch u b ab w ech seln. E in d er
a rtig e s B ild ist fü r das V erstän d n is v o m G ro ß fa lte n b au d er E rd e n ich t u n w esen tlich und w äre au ch zur D e u tu n g ein iger a lp in er V o rg ä n g e h eran zu zieh en .
D er R a u m v e rb ie te t m ir, a u f alle diese P ro blem e n äh er ein zugehen, die n äch sten s eine a u s fü h rlich ere B e g rü n d u n g erfah ren sollen. A n einem E in zelb eisp iel so llte h ier n u r g e ze ig t w erden, d aß w ir d u rch eine K o m b in a tio n geologisch er und p etro g ra p h isc h er M eth oden schon h e u te im stan d e sind, d as W ech sel V erhältnis v o n G eb irgsb ild u n g und V u lk an ism u s w eitgeh en d zu klären .
65*
8 6 o B a r t e l s : Schwingungen der Atm osphäre. [ Die Natur
wissenschaften
Schw ingungen der A tm o sp h äre1).
V o n j . Ba r t e l s, B e rlin -E b ersw a ld e.
W en n m an die L u ftd ru c k b e o b a c h tu n g e n an einer a u ß ertro p isch en S ta tio n , z. B . B erlin , als F u n k tio n d er Z e it d a rstellt, so e rh ä lt m an eine u n regelm äß ige K u r v e , deren C h a ra k te r jed em von dem A n b lic k d er B a ro g rap h e n au fzeich n u n g en g e lä u fig ist. L a n g e Z eiten fa s t u n ve rä n d erte n B a ro m etersta n d es, w ie b ei d er S ch ö n w etterla g e zu A n fa n g F e b ru a r dieses Jah res, w ech seln m it Z eiten s ta r k verä n d erlich en L u ftd ru c k s , w ob ei der h ö ch ste und tie fs te D r u c k im L a u fe eines M on ats sich im M itte l u m 20 — 40 m m , also um 2 — 5 % des ge
sam ten D ru c k es u n tersch eid en .
G an z an d ers is t das B ild in den T ro p en . D o rt sch reib t d er B a ro g ra p h an jed em T a g e zw ei ä u ß e rst reg elm äß ig e sinu sförm ige W ellen vo n je 12 S tu n d en D a u er. D ie M a x im a d ieser täg lich en D o p p elw elle tre te n um 10 U h r v o r m itta g s und ab en d s ein, die M in im a um 4 U h r frü h und n a c h m itta g s; die A m p litu d e , w o ru n ter w ir h ier im m er die h alb e D iffe re n z zw isch en M axim u m und M in im um ve rste h en w ollen, b e tr ä g t e tw a 1 m m . S e lb st die s tä rk ste n W ette rä n d eru n g en , R egen, die h e ftig e n G e w itte rstü rm e d er T ro p en , b e ein flu ssen die E rsch ein u n g k a u m m erklich . S e it ü ber h u n d ert Jah ren ist m an b em ü h t, die U rsach e dieser d o p p elten tä g lich e n D ru c k w e lle zu finden, und die Z a h l d er versch ied en en H y p o th ese n ist groß. Jedem , d er an das P ro b lem h e ra n tritt, d rä n gen sich e tw a fo lgen d e Ü b erlegu n g en a u f : A lle so n st b e k a n n te n tag esp erio d isc h en V erä n d eru n g en m eteo ro lo gisch er E lem en te h a b en ihre U rsach e im W e ch se l des Son n en stan d es. B e i d er D o p p e l
w elle des D ru ck es sch ein t n u n eine W ä rm ew irk u n g n ic h t in B e tr a c h t zu kom m en , d enn die tä g lic h e T e m p e ra tu rsc h w a n k u n g h a t n u r ein M a xim u m u n d ein M in im u m tä g lic h , kan n also als vo rw ie g e n d 24Stündige W e lle kein e i2 s tü n d ig e D ru ck w e lle erzeu g en . D a g e ge n lie g t der G ed a n k e an eine G ra v ita tio n s w ir k u n g n a h e : D ie E b b e u n d F lu t v e r lä u ft ja in i2 stü n d ig e n S in u sw ellen . A b e r : W a ru m t r it t dann d as M a xim u m n ic h t zu r Z e it der M erid ian d u rch gän g e d er Sonne ein, also um M itta g und M ittern a ch t, sondern 2 S tu n d en frü h er? U n d w aru m t r it t die M o n d flu t in der A tm o sp h ä re so v ö llig gegen die S o n n e n flu t zu rü ck, a n s ta tt, w ie b eim M eere, g rö ß er zu sein?. U n d sch ließ lich z e ig t die R ech n u n g, d a ß die F läch en gleich en S ch w e re p o ten tials am Ä q u a to r sogar bei der M o n d flu t um n u r 1/2 m au f- und a b sc h w a n k e n ; w ü rd e die A tm o sp h ä re den G ezeite n k rä fte n v ö llig n ach geb en , so m ü ß ten sich die Iso b a ren flä ch en um eb en so viel heben u n d senken, w as einer D r u c k sch w a n k u n g am B o d en vo n k a u m 1/40 m m ent- x) H abilitations-Yortrag, Univ. Berlin, Februar 1927.
— L ite ra tu rn a ch w e ise in Abhandl. d. Preuß. Meteorol.
Inst. Bd. V III, Nr. g (Veröff. Nr. 346), Berlin (J. Sprin
ger) 1927; eine zusammenfassende Darstellung wird im „H andbuch der E xperim entalphysik“ ( W i e n - H a r m s ) , Bd. X X V (Geophysik) erscheinen.
sprech en w ü rd e. M it e in fach en M itteln sch ein t also die F ra g e n ich t zu lösen. Im folgen den soll g esch ild ert w erden , w ie es im L a u fe der Z e it d u rch die B e a rb e itu n g der B e o b a ch tu n g en im V erein m it th eoretisch en Ü b erlegu n g en gelun gen ist, n ich t blo ß dieses P ro b lem b efried igen d zu lösen, sondern zu g leich eine R eih e äh n lich er, n ich t m inder re g e l
m ä ß ig er tag esp erio d isc h er D ru ck sch w a n k u n g e n a u f
zu d eck en , die sä m tlich a u f S ch w in gu n gen der A tm o sp h ä re als G an zes zu rü ck geh en .
Z u n ä ch st die Analyse der Beobachtungen, die einen gro ß en T eil des L eb e n sw erk es Ha n n s d a r
s tellt. W en n m an die W 'erte des L u ftd ru c k s zu den v o lle n S tu n d en aus den R eg istrieru n g en a b liest und M itte lw e rte fü r die einzelnen T a g e s stu n d en ü b er längere Z eiträ u m e, M onate, Jah re, b ild et, so h eb en sich die u n regelm äß igen D r u c k sch w an k u n g en h erau s, und m an erh ä lt den m it t leren tä g lic h e n G an g . D essen A m p litu d e ist au ch in m ittleren und h öh eren B reiten vo n der G rö ß e n o rd n u n g 1 m m , a b er der V e r la u f h a t ä u ß erlich m eist keine Ä h n lic h k e it m it der ä q u ato ria len D o p p elw elle und ist au ch lo k a l seh r versch ied en.
K la rh e it b rin g t erst die harm on isch e A n a ly se . D u rch dieses rein fo rm ale R e ch e n v erfah ren ist es m öglich , jed en irg en d w ie gegeb en en ta g esp erio d isch en G an g a u fzu lö sen in eine Su m m e vo n S in u s
w ellen , deren P erio d en län gen n ach ein an d er gleich einem T a g e, x/2, 1/3, x/4 T a g usw . sind. D ie p h y sik alisch e B e d e u tu n g der E in ze lw e llen zeig te sich erst, als La m o n t n ach w ies, d a ß ü b erall, au ch a u ß e rh a lb d er T ro p en , die E x tre m e des h a lb tä g ig en Sin u sglied es zu r selben O rtsze it ein treten w ie am Ä q u a to r, also um 10 U h r und 4 U h r. D ie lo k a len V ersch ied en h eiten geh en a u f das g a n ztä g ig e S in u s
glied z u rü c k und sind eine W irk u n g der g a n z tä g ig e n T em p e ra tu rp erio d e. So k o n n ten die G eg en sätze des tä g lich e n D ru c k g a n g es an In land - und K ü ste n sta tio n en , an G ip fel- und T a lsta tio n e n au ch q u a n tita tiv g e k lä rt w erd en . W ie en g lo k a l das g a n ztä g ig e S in u sglied b e d in g t ist, g eh t am besten d a ra u s h ervo r, d a ß es an h eiteren T ag en v e rs tä rk t ist, an trü b en T a g en d agegen fa s t versch w in d et.
D ie u n iverselle h a lb tä g ig e W elle w ird dagegen vo n lo kalen B e d in g u n g en k a u m b e rü h rt. Ih re A m p li
tu d e n im m t re g e lm äß ig v o m Ä q u a to r zum P o l ab (in B erlin ist sie e tw a x/4 m m ) ; w äh ren d d er T a g - und N a ch tg le ich e n ist sie u m e tw a 8% grö ß er als zu r Z e it der S on nenw en d en. M it zu neh m en d er H öh e ü b er dem M eeresn iveau n im m t die A m p litu d e n ah ezu p ro p o rtio n a l dem m ittle re n L u ftd ru c k ab.
S ch em a tisch is t die D o p p elw elle in F ig . 1 d a r
g e stellt, einer Z y lin d e rp ro je k tio n d er gan zen E rd e, w ob ei N ord - u n d S ü d p o l zu ein er L in ie a u sg e zog en sind. D a s G ra d n etz ist m it sch w ach en L in ien a n g ed e u tet, in d er M itte der M ittag sm erid ian , ü b er dem die Sonne steh t, w estlich d a v o n die V o r m ittag s-, ö stlich die N a c h m itta g sh a lb k u g e l. Je zw ei sek to rielle G eb iete h ohen u n d tiefen D ru ck es
H eft 43. I
28. 10. 1927J Ba r t e l s: Schwingungen der Atm osphäre.
zieh en m it der Sonne v o n O sten n ach W esten hin, so d a ß an jed em O rt zw ei M a xim a u m 10 und zw ei M inim a u m 4 U h r v o r- u n d n a c h m itta g ein treten . D ie geo grap h isch e V e rte ilu n g der D r u c k w elle ist der sek to riellen K u g e lfu n k tio n P 22 äh n lich . P o lw ä rts vo n e tw a 6 0 0 B r e ite scheinen die P h asen zeiten d er h a lb tä g ig e n W e lle u n reg elm äß ig zu w erd en . Ad. Sc h m i d t h a t 1889 z u erst d a ra u f h in gew iesen , d a ß d o rt in d er D o p p elw elle ein A n te il h e rv o rtritt, d er n ach W e ltz e it a b lä u ft.
W e n n m an n äm lich die E in tr itts z e ite n d er M a xim a d er d o p p elten W e lle an p o la ren S ta tio n e n n ach O rtsze it b erech n et, so sind sie sch ein b a r regello s ü b er den T a g v e r te ilt; o rd n e t m an sie a b er n ach W e ltz e it, d . h . n ach der Z e it des G reen w ich er M eridians, so fallen sie fa s t au snah m slos zw isch en 11 U h r und 12 U h r. D u rch gen au ere R e ch n u n g ließ sich d ieser n ach W e ltz e it a b lau fen d e B e sta n d te il der D o p p elw elle a u ch in n iederen B reiten n ach w eisen , w o er als ein kle in e r Z u sa tz zu r o stw e stlich w a n d ern d en H a u p tw e lle ersch ein t. Seine m a xim ale A m p litu d e e rre ic h t er am P o l m it e tw a 1/10 m m . W ie in d er K a r te (F ig. 2) a n g ed e u tet, h a n d e lt es sich u m einen L u fta u s ta u s c h zw isch en den P o l
ka p p e n und d er ä q u a to ria le n Z o n e; d a rg e s te llt ist der A u g e n b lic k n U h r W e ltz e it. A u f den B re ite n kreisen 3 5 0 N und S ve rsc h w in d e t die A m p litu d e . E s h a n d e lt sich u m eine stehende W e lle v o n ä h n lich er F o rm w ie die zon ale K u g e lfu n k tio n P 2°.
N ach d em m an lan g e Z e it n u r die g a n z- u n d h a lb täg ig e n W ellen b e tr a c h te t u n d die h öh eren G lied er der Sin u sreih e v e rn a c h lä ss ig t h a tte , k o n n te Ha n n
1918 a u ch fü r die d r itte ltä g ig e , also 8stündige W e lle festste llen , d a ß sie v o n ebenso p lan eta risch e m C h a ra k te r is t w ie die h a lb tä g ig e . Sie v e r lä u ft n ach O rtsze it, w a n d e rt also m it d er Sonne. Ih r H a u p tte il is t a n tisy m m etrisc h zu m Ä q u a to r, so d a ß a u f d em selben M erid ian g le ic h ze itig a u f der N o rd h a lb k u g e l d as M a xim u m , a u f d er S ü d h a lb ku g e l d as M in im um des D ru ck es e in tritt, w äh ren d am Ä q u a to r d er D r u c k k o n sta n t ist. D e r erste E x tre m w e rt t r it t ü b e ra ll um 2 U h r m orgen s ein, und z w a r ist es im N o rd w in te r a u f d er N o rd h a lb k u g e l ein M a xim u m , a u f d er S ü d h a lb k u g e l ein M inim um . In F ig . 3 sind w ied er die G eb iete h ohen und tiefe n D ru c k es a n g ed e u tet, u n d z w a r fü r den W in te r d er N o rd h a lb k u g e l, also fü r die M on ate N o ve m b e r b is F e b ru a r. D ie A m p litu d e is t am g rö ß ten u n ter 30 0 N ord - und S ü d b re ite m it e tw a 0,15 m m ; b e i uns erre ich t sie n u r im J an u a r V10 m m - D ie geo grap h isch e V erte ilu n g äh n elt der tesseralen K u g e lfu n k tio n P 43.
D a s Ü b errasch en d e is t n u n , d a ß sich die P h asen v o m W in te r zu m S om m er u m k eh re n ; in der entsprech en d en K a r te fü r den N o rd som m er m ü ß te m an ü b e ra ll H und T v e rta u sch e n . W ä h ren d des Ü b erg an ges, also zu r Z e it der T a g - u n d N a c h t
gleich en , v e rsch w in d et die 8 stün dige D r u c k sch w an k u n g ü b erall.
D a ß diese W e lle kein b lo ß es R ech en ergeb n is ist, z e ig t sich a u ch d arin , d a ß ih r erstes M axim u m in den ersten N a ch tstu n d e n d er W in term o n a te
schon im u n zerlegten tä g lic h e n G an g h e rv o rtritt.
W ä h ren d z. B . der tä g lic h e G a n g in P o tsd a m in den m eisten M on aten n u r zw ei M a x im a und zw ei M in im a z eig t, t r it t im D ezem b er und J an u a r zw isch en 1 und 2 U h r n ach ts ein d ritte s M axim u m au f, d as zw a r in den H u n d ertsteln m m H g lieg t,
• i
/
¥5 C Äqu
30°
Fig. 2. Erdkarte der stehenden halbtägigen D ruck
welle im Augenblick 11 U hr W eltzeit. Nur die N u ll
linien des Luftdrucks sind (stark) gezeichnet. Nach 3 Stunden verschwinden die Druckabweichungen über
all; nach 6 Stunden sind H und T vertauscht.
Fig. 3. Erdkarte des antisym m etrischen Anteils der wandernden dritteltägigen D ruckw elle; M ittel N ovem ber— Februar. Abstand der Isobaren 0,05 mm Hg.
a b er ohne S ch w ie rig k eit n ach w eisb ar ist. Im S om m er w ird die en tsprech en d e E rsch ein u n g d u rch die k rä ftig e g a n ztä g ig e W elle u n terd rü ck t.
N eu erd in gs h a t m an au ch d as v ie rte ltä g ig e G lied u n tersu ch t, ab er kein en u n iversellen A n te il
Fig. 1. Erdkarte der wandernden halbtägigen D ru ck
welle. Isobaren im Abstand 0,1 mm Hg. H hoher, T tiefer Druck. Die Meridiane sind durch die O rts
zeit bezeichnet, die mit dem M ittag des M ittelm eri
dians zusam m enfällt [Mn M itternacht; 6 a, 6 p = 6 Uhr vor- und nachm ittag).
SÖ2 B a r t e l s : Schwingungen d e r A t m o s p h ä r e . [ Die N atur
wissenschaften
fin d en kön nen . E s is t seh r k lein und eben so lo k a l b e d in g t w ie d as g a n ztä g ig e G lied .
S o v ie l ü b er die b e o b a c h te te n G e s e tz m ä ß ig ke iten in d er so n n en täg igen S ch w a n k u n g . — Sch on L a p l a c e h a tte v e rsu c h t, die Ebbe und Flut in d er A tm o sp h ä re d a d u rch n ach zu w eisen , d a ß er e tw a 5000 ein zeln e L u ftd ru c k b e o b a c h tu n g e n in Brest (49 0 N) n ach M ond zeit o r d n e te ; b e k a n n tlic h b ra u c h t d er M ond zu seinem sch ein b aren U m la u f ru nd 50 M in u ten m eh r a ls 24 S tu n d en . D a s E rg eb n is d er R e c h n u n g w a r u n b efried ig en d ; die Z a h l d er B e o b a c h tu n g e n re ic h te n och n ic h t aus, u m die u n re ge lm äß ig en S ch w a n k u n g e n des D ru ck es a u s
zu gleich en . L a p l a c e em p fa h l d esh alb d ie w eitere U n te rsu c h u n g den B e o b a c h te rn in den T ro p en , w o zw ei gü n stig e U m stä n d e Zusammenwirken:
ersten s is t d ie E b b e u n d F lu t d o rt th e o retisch am g rö ß ten , u n d zw eiten s sind die u n regelm äß ig en D ru c k sc h w a n k u n g e n w esen tlich gerin ger a ls in un seren B re ite n . S ch on 1842 w u rd en au s i x/2jäh - rig en B e o b a c h tu n g e n in S t. H e len a die ersten z u ve rlä ssig en W e rte fü r die m o n d en täg ig e D r u c k v a r ia tio n a b g e le ite t: eine rein e D o p p elw elle, deren A m p litu d e n u r 0,06 m m erreich t, d. h. 1/16 d er solaren D o p p e lw e lle ; die M a x im a fa lle n m it den ob eren u n d u n teren K u lm in a tio n e n d es M ondes zu sam m en . S y s te m a tisc h h a t e rst C h a p m a n die lu n aren V a ria tio n e n u n tersu c h t, u n d ih m is t es a u ch zu erst 19 1 7 gelu n gen , einen b ra u ch b aren W e r t fü r eine a u ß e rtro p isch e S ta tio n a b zu le iten , n ä m lich G reen w ich . K ü r z lic h sind d e ra rtig e R e ch n u n ge n n ach einem e tw a s and eren S ch em a a u ch fü r zw e i deutsche S ta tio n e n a u sgefü h rt, P o ts d am u n d H a m b u rg , u n d z w a r erw ies es sich als n ö tig , ü b er 150000 stü n d lich e W e rte zu b e arb eiten , w as d u rch eine B e ih ilfe d er N o tg e m e in sc h a ft der d eu tsch en W issen sch a ft e rm ö g lic h t w u rd e. D a s E rg eb n is stim m t a u sg e ze ich n et zu dem , w a s die T h e o rie a u f G ru n d d er tro p isch en V a ria tio n e n e r
w a rte n ließ ; a u ch b e i uns is t die lu n are V a ria tio n des D ru c k e s eine re g e lm äß ig e D o p p elw elle d erselben P h ase w ie in den T ro p en , a b er m it w esen tlich k le i
n erer A m p litu d e , n äm lich n u r e tw a 1/100 m m ! In F ig . 4 is t die en tsprech en d e B e w e g u n g d er Q u e c k silb erk u p p e des B a ro m e te rs 750 fa c h v e rg rö ß e rt w ied erg egeb en , als A b szisse die M o n d zeit (obere un d u n tere K u lm in a tio n ), als O rd in a te d er D ru c k .
— D ie S ch w in gu n g sfo rm d er lu n aren D o p p elw elle a u f d er gan zen E rd e is t ä h n lich d er solaren D o p p el
w elle (F ig. 1), n u r d a ß alles n ach M o n d zeit a b lä u ft u n d die M a x im a m it d er K u lm in a tio n z u sam m en fallen .
B e v o r w eitere E in ze lh eite n ü b er die lu n are V a ria tio n m itg e te ilt w erd en , m ö ch te ich allg em ein bem erken , d a ß diese A b le itu n g d er m onden- tä g ig e n D ru c k sc h w a n k u n g w o h l die b este e m p iri
sch e B e s tä tig u n g eines G ru n d g esetzes d er F e h le r
th eorie d a rstellt, n äm lich des G esetzes ü b er die F eh le rfo rtp fla n z u n g . D ieses b e sa g t, d a ß dem a rith m e tisch en M itte l ein er A n z a h l n g le ic h g en au er B e o b a c h tu n g e n ein u m so k lein erer m it t lerer F e h le r a n h a fte t, je grö ß er n ist, und z w a r
n im m t d er m ittle re F e h le r a b w ie i/ j'n . D ie e in zeln e D r u c k b e o b a c h tu n g ist n u r a u f e tw a 1/10 m m g e n au ; d u rch d ie v ie lfa c h e H ä u fu n g der B e o b a ch tu n g e n g e lin g t es ab er, eben w egen d er G ü ltig k e it dieses G esetzes, den m o n d en täg igen G a n g bis a u f Vjqoo m m festzu leg en u n d d a b ei noch die u n regelm äß ig en S ch w a n k u n ge n zu elim in ieren ! D ie m o n d en täg ige B e w e g u n g d er Q u ec k silb erk u p p e des B a ro m e te rs ist also bis a u f ein ige L ic h tw e lle n län g en fe stg e le g t. — D iese G e n a u ig k e it k a n n m an a u ch fo lgen d erm a ß en v e ra n sc h a u lic h e n : D ie lu n are D o p p elw elle in P o tsd a m u n d H a m b u rg ist in F ig . 4 750 fa ch v e rg rö ß e rt a u fg e tra g e n . W ü rd e m an die R e gistrie ru n g e n d er gew ö h n lich en B a ro g rap h en im selben M a ß sta b w ied erg eb en , so w äre schon die D ic k e des F ed erstric h es e tw a 10 cm , und d er R e gistrierstreifen w äre 60 m h o c h ! — N eb en b ei b e m e r k t : D ie im m er w ied erh o lten B eh au p tu n g en ,
Unf. Ob. Unt.
Kulm. Kulm. Kulm.
*0,01 mm 0
-Opi mm Fig. 4. Mondentägige Druckwelle. M ittel Potsdam - Ham burg. Beobachtete Stundenwerte (Punkte) und
ausgleichende Sinuswelle (ausgezogen).
d a ß d er M ond irg en d w elch en E in flu ß a u f das W e tte r h a b e, sind w oh l e n d g ü ltig d a d u rch w id erleg t, d a ß d er M o n d ein flu ß j e t z t z a h le n m ä ß ig fe s ts te h t und ta u se n d m a l k le in e r is t als die m it dem W e t te r w ech sel ve rb u n d e n en L u ftd ru c k ä n d e ru n g e n .
N a ch d iesem Ü b e rb lic k ü b er die B e o b a ch tu n g en w ollen w ir uns ih rer d y n am isch e n Theorie zu w e n den, also d er F ra g e n ach den K r ä fte n , d u rch die die S ch w in gu n gen d er A tm o sp h ä re an g ereg t w e r
den. D en Sch lü ssel zu m V erstä n d n is ve rd an k e n w ir L o rd Ke l v i n, d er 1882 den G ru n d g ed a n k en fü r die E rk lä r u n g d er h a lb tä g ig e n so laren L u ftd r u c k sch w a n k u n g gegeb en h a t. M an k a n n n ich ts besseres tu n , als den k u rzen A b s a tz h ier in w ö rtlich er Ü b e rse tzu n g w ied erzu g eb en . L o rd K e l v i n s a g t:
„ D ie U rsach e d er h a lb tä g ig e n L u ftd r u c k sch w a n k u n g k a n n kein e d er E b b e u n d F lu t e n t
sp rech en d e G ra v ita tio n s w ir k u n g d er Sonne sein, denn so n st m ü ß te ein v ie l stä rk e re r lu n arer E in flu ß derselb en A r t vo rh a n d e n sein, w äh ren d die lu n are S c h w a n k u n g in W ir k lic h k e it fa s t u n m erklich ist. E s ersch ein t also g ew iß , d a ß d ie h a lb tä g ig e D ru c k sc h w a n k u n g d er T e m p e ra tu r zu zu sch reib en ist. N u n is t a b er in d er h arm o n isch en A n a ly s e d er Temperatursch'wank.ung d as g a n ztä g ig e G lied ü b e ra ll u n zw e ife lh a ft v ie l grö ß er als das h a lb tä g ig e . E s is t also seh r b em erken sw ert, d a ß das h a lb tä g ig e G lied d er b a ro m etrisch en W irk u n g d er T e m p e ra tu rsc h w a n k u n g grö ß er, u n d z w a r so sehr v ie l grö ß er sein so llte. D ie E rk lä r u n g ist w a h r
sch ein lich d a d u rch zu find en , d a ß m an die S c h w in
Ba r t e l s: Schwingungen der Atm osphäre. 863
gu n g en d er A tm o sp h ä re als G an zes b e tra c h te t, und zw a r im L ic h te derselben G leich u n gen , die La p l a c e
in seiner H im m elsm ech an ik fü r den O zean gegeben h a t, u n d v o n denen er zeigte, d a ß sie a u f die A tm o sp h ä re a n w en d b a r seien. W en n m an in der gezeiten erzeu g en d en K r a f t den th erm isch en E in flu ß an S telle des G ra v ita tio n sein flu sse s setzt, und w en n m an die b eid en S ch w in gu n gsfo rm en u n te r
su ch t, die den gan z- und h a lb tä g ig e n G lied ern des T em p era tu rein flu sses en tsprech en , so w ird m an w ah rsch ein lich finden , d a ß die P erio d e d er freien S ch w in g u n g en d er g a n ztä g ig e n F o rm v ie l w en iger n ah m it 24 S tu n d en zu sam m en fä llt, a ls d iejen ige d er h a lb tä g ig e n F o rm m it 12 S tu n d en , u n d d a ß d esh alb , b e i v e rh ä ltn ism ä ß ig kle in e r g e ze iten erzeu g en d er K r a ft, die resu ltieren d e F lu t im h a lb täg ig e n G lied grö ß er is t als im g a n ztä g ig e n .“
D iese K E L V iN sche Id ee d er Resonanz, n ach der die A tm o sp h ä re als G an zes a u f h a lb tä g ig e W ellen a b g e s tim m t sein soll, h a t sich in d er F o lg e in den H ä n d en vo n Ma r g u l e s g län zen d b e w ä h rt.
Tr a b e r t, d er die MARGULESschen R ech n u n g en einem w eiteren K re ise zu g ä n g lich m ach te, v e r a n sch a u lich t den V o rg a n g fo lg en d e rm a ß e n : E s g eh ö rt eine b e trä c h tlic h e K r a f t d azu , eine schw ere S ch a u k el u m ein end lich es S tü c k aus ih rer R u h ela g e zu entfern en . D a g e g e n g e lin g t es selb st einem K in d e , die S ch a u k el in b e lie b ig g ro ß e S ch w in g u n gen zu ve rse tze n , w en n es n u r im m er im ric h tig en M om ent seine sch w ach en Im p u lse g ib t. — N a tü r lich is t es sch ief a u sg e d rü c k t, w en n m an d a b ei den S a tz „ K le in e U rsach en — g ro ß e W irk u n g e n “ b e s tä tig t sehen w ill, w ie es h ä u fig g e sch ie h t;
k lein is t n u r der einzelne Im p u ls, w äh ren d die g ro ß e W irk u n g , die große S ch w in g u n g sw eite d er S ch au k el, a u f d er S um m e d er Im p u lse b eru h t, die sich in fo lge des ric h tig en T a k te s d er rh y th m isch en A n stö ß e ad d ieren . G en au so so ll die A tm o sp h ä re d u rch die h a lb tä g ig e T em p e ra tu rsc h w a n k u n g a u f
g e sch a u k e lt w erd en , w eil diese T em p e ra tu rw elle im m er gerad e so sch n ell u m die E rd e w a n d ert w ie die freie D ru ck w e lle .
In d em ich die w eitere gesch ich tlich e E n t w ic k lu n g üb ersp rin ge, w ill ich g a n z k u rz den g eg en w ä rtigen S ta n d a n d eu ten . B e i d er B e h a n d lu n g d er S ch w in gu n gen eines L u ftm e e res w erd en die A u sg a n g sgleich u n g en k o m p lizie rte r als d ie jen ig en fü r einen W asserozean , in fo lg e d er K o m p re ssib ilitä t d er L u ft. D a nun fü r den F a ll ein er gle ich fö rm ig m it W a sser b e d eck te n ro tieren d en K u g e l die T h eo rie d er G ezeiten sch w in g u n g en v o ll
stä n d ig vo rlie g t, so w ird m an versu ch en , die a t m osp h ärisch en G leich u n g en irg en d w ie a u f die F o rm der h y d ro d y n a m isch e n G leich u n gen zu brin gen . La p l a c e und Ma r g u l e s fü h rten d azu ein sch rän ken d e V o ra u ssetzu n g en ü b er die A tm o sp h äre ein, die sich er in d er N a tu r n ic h t zu tre ffe n . Je f f r e y s h a t nun 1926 g e ze ig t, d a ß m an diese V o ra u ssetzu n g en n ich t n ö tig h a t. D u rc h In teg ra tio n d er atm o sp h ärisch en G leich u n g en üb er die gan ze H öh e der A tm o sp h ä re k o n n te er eine fo rm ale A n a lo g ie m it den h y d ro d y n a m isch e n G leich u n g en
Heit 43. 1 28. 10 . 19 27 J
a b leiten . D ie A n n ah m e a d ia b a tisc h verla u fen d er D ru ck ä n d eru n g e n lä ß t sich h in ein a rb eiten . D e m n a ch sch w in g t die A tm o sp h ä re ebenso w ie ein W asserozean , der die E rd e g le ich fö rm ig b e d eck t, un d dessen T ie fe xo km ist. Sch on au s d ieser A n ga b e lassen sich die P erio d en der freien S c h w in gu n gen berech n en .
D ie F o rm der freien S ch w in gu n gen is t a u f ru h en d er E rd e d u rch die K u g elflä ch en fu n k tio n e n d a rg estellt, und au ch bei ro tieren d er E rd e w er
den die F o rm en n ich t w esen tlich ve rä n d ert.
D a n u n die B eo b a ch tu n g en d as B e ste h e n freier S ch w in g u n g en der F o rm en P 22, P 43 und P 2° a n z u d e u ten scheinen, so w u rd e b erech n et, w ie tie f ein O zean sein m ü ß te , dessen E igen p erio d e gerade fü r diese F o rm e n a u f 12 oder a u f 8 S tu n d en a b g e stim m t ist. D iese T iefe n ergeb en sich ü b errasch en d erw eise n ah ezu gleich , n äm lich in K ilo m e te rn zu 7>9L 7.71 und 8,91. W ie s ta r k die E rd ro ta tio n diese T iefen b e ein flu ß t, g e h t d arau s h ervo r, d a ß b ei ru h e n d e rE rd e die en tsprech en d en T iefe n w ären 14,7, 9,9, 14 ,7 ; au ch d ie Ü b erein stim m u n g zw isch en der 12- und 8 stü n d ig e n S ch w in g u n g w ü rd e fo rtfalle n .
M an k ö n n te schon d a m it zu fried en sein, d aß es ü b e rh a u p t einen O zean v o n e tw a 8 km T iefe g ib t, d er g le ich zeitig alle drei b e o b a ch te te n S ch w in gu n g sfo rm en als E ig en sch w in gu n g en h a t. W ie k o m m t es ab er, d a ß die A tm o sp h ä re diese E ig e n sch w in g u n gen h a b en soll, w äh ren d d o ch die T iefe des ä q u iv a le n te n O zean s zu 10 k m a b g e le ite t w urde, also 1 — 2 km grö ß er ist? Z u r E rk lä ru n g m uß m an sich an folgen d es erin n ern : b ei den w an d ern d en W e llen d er F o rm P 22 und P 43 g e h t die L u ftb e w e g u n g vo rw iegen d in o stw e stlich e r R ic h tu n g v o r sich ; diese B ew eg u n g en w erd en a b er d u rch die a m eri
k a n isch en K e tte n g e b irg e b eh in d ert, die einen fa s t geschlossenen n ord sü d lich en W a ll v o n 2 — 3 km H ö h e b ild en . D a ge g e n w erd en d ie m erid ion al ve rla u fe n d e n L u ftb e w e g u n g en d er zon alen S c h w in g u n g d er F o rm P a° w en ig d u rch die G eb irge g e stö rt w erden . So w ird es p lau sib el, d a ß die e ffe k tiv e „ H ö h e d er A tm o s p h ä re “ fü r alle drei S ch w in gu n gsfo rm en seh r n ah e b ei den R e so n a n z
tiefen lie g t und w egen des G eb irgsein flu sses fü r die w an d ern d en W ellen u m 2 km , fü r die zon ale um n u r 1 km n ied riger is t als 10 km . — D iese E r gebn isse w erd en erst d a d u rch in das ric h tig e L ic h t ge rü c k t, d a ß m an and ere S ch w in gu n gsfo rm en m it en tsprech en d en P erio d en b e tra c h tet. D eren R e so n an ztie fe n liegen n äm lich säm tlich w e it a b vo n dem W e rte v o n 8 k m ; ja , fü r die g a n ztä g ig e S c h w in gu n g g ib t es a u f ro tieren d er E rd e ü b e rh a u p t keinen O zean , d er sie zu r E ige n sch w in gu n g h a t !
D iese B e tra c h tu n g d er freien S ch w in gu n gen h a t es e rk lä rlich gem ach t, w aru m die drei b e o b a c h tete n Sch w in gu n gsfo rm en so vie l s tä rk e r h e rv o r
tre ten als alle anderen. N u n b le ib t n och im m er die F ra g e n ach den anregen den K r ä fte n zu b e a n t
w orten . D ie T h eorie g ib t d a rü b er folgen d e A u s k u n ft: D ie A n a lo gie m it den M eeresgezeiten lä ß t im allg em ein en n u r In teg ra le, M ittelw erte d er D ru ck än d eru n gen ü ber die g an ze H öh e der A tm o -
