DIE NATURWISSENSCHAFTEN
1 7 . Jah rgang 16. A u g u st 1929 H eft 33
Kurzwellenechos, die mehrere Sekunden nach dem Hauptsignal eintreffen, und wie sie sich aus der Theorie des Polarlichtes erklären lassen.
V o n Ca r l St ö r m e r, O slo.
1. A ls ein G lied m einer sy ste m atisch e n N o rd lich tu n tersu ch u n g en im sü d lich en N orw eg en sind a u ch die B e ric h te anzu seh en , die m ir ü b er R a d io ersch einu ngen w äh ren d d er N o rd lic h te zugehen.
U n te r den P erson en , d ie m ich m it solchen B e rich te n beden ken, b e fin d e t sich a u ch ein R a d io a m a teu r, In gen ieu r Jö r g e n Ha l s au s B y g d ö b ei O slo.
In ein em zu fällig e n G esp räch im D e ze m b e r 1927 ü ber R a d io ersch ein u n g en , e rw äh n te er au ch , er h ab e d as E c h o vo n S ign alen , d ie v o n der g ro ß en K u rzw e lle n sta tio n P CJ J E in d h o v e n in H o lla n d au sgin gen , geh ört, u n d d a ß dieses E c h o ein p aa r S eku n d en n ach dem S ig n a l ein g e tro ffen w ären .
S o b a ld ich vo n d ieser b em erk en sw erten B e o b a c h tu n g ve rn a h m , k a m m ir d er G ed a n k e, d a ß die d rah tlo sen W e llen vo n jen en S trö m u n g en und F lä c h e n v o n E le k tro n e n r e fle k tie rt sein kön n ten , a u f die ich in den Jah ren 1904 — 1907 bei th e o re ti
schen F o rsch u n g en ü b er N o rd lic h te r g e fü h rt w ord en bin, u n d ich b a t d esh alb H errn Ha l s
u m einen sch riftlich e n B e ric h t seiner B e o b a c h tu n g e n . D ie ser B e ric h t v o m 29. F e b ru a r 1928 la u te t in d er Ü b e rse tzu n g fo lg en d e rm a ß e n : „ I c h erlau b e m ir h ierd u rch , Ih n en m itzu te ilen , d a ß ich gegen E n d e des Som m ers 1927 w ied e rh o lt S ign ale d er h o llä n d isch en K u rzw e lle n sta tio n P C J J (E in d hoven) a u f gen om m en h a b e. A u ß e r den T e le g ra p h e n sign alen h ö rte ich n och E ch o s. Ic h h ö rte d as g e w öh n lich e E c h o , d as u m die E rd e in ein er Z e it
span ne v o n V 7 S ek u n d e geh t, w ie a u ch ein sc h w ä cheres E ch o , 3 S ek u n d en , n ach d em d as H a u p t
sign al v o rü b e r w ar. W e n n d as H a u p tsig n a l besonders s ta r k w ar, sc h ä tzte ich die S tä rk e des le tz te n E ch o s zw isch en Y10 u n d Y20 des H a u p t
sign als. W o h er dieses E c h o k o m m t, k a n n ich n och n ic h t sagen. Ic h w ill n u r feststellen , d a ß ich ta ts ä c h lic h ein solches E c h o h ö rte .“
In zw isch en h a tte ich m ich schon im D ezem b er d u rch d as T e le g ra p h e n a m t m it E in d h o v e n in V e rb in d u n g g e setzt, d a m it m ir v o n d o rt aus Sign ale fü r E c h o e x p e rim e n te zu g e sc h ic k t w erd en k ö n n ten . D ie V ersu ch e n ah m en ih ren A n fa n g E n d e J an u a r u n d w u rd en d as g a n ze F rü h ja h r h in d u rch m eh rm als w ö c h en tlich fo rtg e s e tzt. A ls E m p fä n g e r d ien te d ie S ta tio n des T ele g ra p h e n a m ts in F o rn eb o b ei O slo sow ie die p riv a te E m p fä n g e rsta tio n vo n In g e n ieu r Ha l s, B y g d ö . D ie S ign a le w u rd en a lle 5 S eku n d en a u sgesan d t.
E s w u rd e m ir a u ß e rd e m d u rch d as freu n d lich e E n tg eg en k o m m e n d er F irm a E le k trisc h e s B u rea u in O slo ein O szillo g rap h zu r V e rfü g u n g gestellt.
D ie am 3 1. J an u ar, 2. F e b ru a r u n d 29. M ärz a u f
g en om m en en O szillo g ram m e zeig ten n ich ts B em er- Nw. 1929
k en sw ertes. A m 3. A p ril, zw isch en 15 und 19 U h r G .M .Z . w u rd en a b erm a ls O szillo g ram m e genom m en.
D e r E m p fa n g e rfo lg te im E le k trisc h e n B u rea u , w o In g e n ieu r Ga u d e r n a c k v o m T ele g ra p h e n a m t die A u fn a h m e d er v o n der E m p fä n g e r S tation in F o rn eb o ü b e rfü h rten S ign a le le ite te . E s w u rd en 3 F ilm e, je 60 m , au fgen o m m en . E in e S eku n d e h a tte d ie L ä n g e v o n e tw a 60 cm . W ä h ren d dieser V ersu ch e rie f In g e n ieu r Ha l s uns telep h o n isch an, d a ß er p ra c h tv o lle E c h o s höre.
D e r h e rv o rge ru fe n e F ilm g a b die S ig n a le aus E in d h o v e n sehr d e u tlic h w ied er u n d zeigte a u ß erd em ein ige ä h n lich eS ig n a le,d ie e n tw ed er atm o sp h ä risch e S tö ru n g en oder a u ch E c h o s d a rstelle n k o n n ten . D e r b este F ilm w u rd e gen au au sgem essen , ab er sichere Sch lü sse w ag e ich d och n ic h t d a ra u f zu b au en . E rste n s w aren die E in d h o ve n sch en Sign ale m o d u lie rt u n d b esta n d en n u r au s einem k u rzen ak u stisch e n S ch la g, so d a ß e tw a ig e E ch o s sch w er als solche zu erken n en w aren , zu d em w u rd en die S ign ale alle fü n f S ek u n d en als ein S c h la g a u s
gesan d t, u n d d a die E c h o s n a c h den E rfa h ru n g en d er le tz te n Z e it u n re g e lm äß ig, 3 — 30 Seku n d en n a ch d em S ig n a l e in treffen , w a r es un m öglich , sich in den zu sam m en geh ö rig en S ign a len u n d E ch o s
— w en n solche ü b e rh a u p t vo rh a n d e n w aren — zu re ch tzu fin d e n . D ie F ilm e w u rd en d esh alb als B e w e ism a te ria l verw o rfen .
N a c h diesen vie len verg eb lich en V ersu ch e n w a r ich n ah e d aran , d as G an ze au fzu geb en , b esch lo ß d an n ab er tro tzd em , a u f einer fü r den J u li g ep lan ten R eise n ach H o lla n d D r. v a n d e r Po l am P h ilip s R a d io E in d h o v e n p ersö n lich a u fzu su ch e n , die S ach e m it ih m zu erö rtern u n d gege b en en falls fü r den H e rb s t neue V ersu ch e v o rzu se h e n .
A m 12. u n d 13. J u li k o n n te ich a u c h v a nd e r Po l
au fsu ch e n ; w ir n ah m en ein ige V ersu c h e in E in d h o v en vo r, d o ch m it n e g a tiv e m E rg e b n is. A b e r d o ch besch lossen w ir, die V e rsu c h e im H e rb st w ied er a u fzu n eh m en u n d b e stim m te n g le ich zeitig , d a ß die S ta tio n P C J J , s t a t t m o d u lie rte S ig n a le zu sch ick en , a lle 20 S e k u n d e n T ele g rap h e n sig n a le v o n u n g e d ä m p ften W e llen , d rei S tric h e d ic h t h in terein an d er, au ssen d en so llte. Z w isch en den ein zeln en S ign alen seien d a n n keine W ellen zu senden.
F ern e r e n tsch lo ß ich m ich, u m d em T eleg ra p h en - a m t d u rch die v e rg eb lich e A u fn a h m e v o n O szillo- gram m en k ein e u n n ö tig en A u sg a b en zu veru rsach en , die S ign a le v o r lä u fig n u r ab zü h o rch en . D a die W o h n u n g v o n In gen ieu r Ha l s in B y g d ö n u r w enige M in u ten vo n d er m einen e n tfe rn t lie g t und er im B e sitz eines seh r em pfin d lich en E m p fän g e rs m it
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644 St ö r m e r: Kurzwellenechos, die mehrere Sekunden nach dem H auptsignal eintreffen. [ Die N atur- [wissenschaften
L a u tsp re c h e r ist, v e ra b re d e te ich , d a ß er m ich tele p h o n isch b e n a ch rich tig e n solle, so b ald er E ch o s höre, w o ra u f ich m ich so fo rt b e i ih m ein find en w ü rd e.
D ie S en d u n gen v o n der S ta tio n P C J J n ah m en ih ren A n fa n g am 25. S e p te m b er. A n fa n g s m a ch ten sich ein ige M iß v erstä n d n isse b e tre ffs A u ssen d u n g u n d E m p fa n g g elten d , a b er am 11. Oktober hörte ich zum erstenmal nicht anzuzw eifelnde Echos.
D ie S ta tio n P C J J e n tsa n d te an d iesem T a g e 15 U h r 30 M in u ten b is 16 U h r G .M .Z . d ie v e r a b red eten S ign ale, drei S trich e in der G esa m td au er v o n 11j2 b is 2 S eku n d en , vo n u n g e d ä m p ften W ellen m it d er W e llen län g e 3 1,4 m . D ie S ign ale w u rd en v o n ein em o szillieren d en E m p fä n g e r au fge fa n gen , so d a ß der en tsteh en d e K o m b in a tio n sto n w ie der s ta r k e L a u t ein er b e stim m te n T o n h ö h e an zu h ö ren w ar. D ie E n ts e n d u n g d er S ign ale e rfo lg te alle 20 S eku n d en u n d zw isch en den S ig n a len w u rd en keine W e llen gesan d t. E in e W e ile n a ch B egin n der S en d u n g en , k a m v o n H errn Ha l s d er T e le p h o n besch eid , d a ß schöne E ch o s zu hören w ären , w o ra u f ich so fo rt zu ih m eilte. A ls ich seine W o h n u n g b e tr a t, w aren n ic h t n u r die S ig n a le, sondern au ch die E ch o s au s dem L a u tsp re c h e r so sta rk , d a ß m an sie ü b er d as g a n ze H a u s h ö rte . Ic h b e o b a c h te te nun die E rsch ein u n g in der le tz te n V ie rte ls tu n d e z u sam m en m it H errn Ha l s u n d n o tie rte u n g efäh r d ie Z e itin te r v a lle zw isch en S ig n a l und E ch o . In der R e g e l g a b jed es S ig n a l ein E ch o , a b u n d zu ab er au ch m ehrere. G ew ö h n lich h a tte d as E c h o , w ie das S ig n a l, drei S trich e, b isw eilen flössen a b er die S tric h e zu sam m en , u n d es k a m a u ch v o r, d a ß das E c h o zu ein em län geren T o n v e rzo g e n w a r als das S ign al. D ie T o n h ö h e w a r die n äm lich e w ie im S ign al. Ic h n o tie rte in S eku n d en fo lgen d e Z e it
in te rv a lle zw isch en S ign a l u n d E c h o : 15, 9, 4, 8, 13, 8, 12, 10, 9, 5, 8, 7, 6 u n d 12, 14, 14, 12, 8 u n d 12, 5, 8 u n d 12, 8, 5, 14, 14, 15, 12, 7, 5, 5, 13, 8, 8, 8, 13. 9, 10, 7, 14, 6, 9, 5 u n d 9.
B e tr e ffs d er S tä rk e w aren die S ign ale so k r ä ftig , d a ß ein em die O h ren w eh ta te n , u n d a u c h die E ch o s w aren k r ä ftig , w en n a u ch b ei w eitem n ic h t in dem M aß j w ie die S ign ale. D ie atm o sp h ä risch en S tö ru n g en w aren m in im al, so d a ß der L a u tsp re c h e r erh eb lich v e r s tä r k t w erd en k o n n te.
D ie vo n m ir n o tie rten Z e ite n m ach en keinen A n sp ru ch a u f größ ere G e n a u ig k e it, d a ich n ic h t g e n ü gen d v o rb e re ite t w a r ; m an b e k o m m t a b er d u rch sie w en igsten s eine q u a lita tiv e Id ee des P h än o m en s.
W ie m ir In gen ieu r Ha l s erzäh lte , h a tte er, ehe ich kam , ein ige E ch o s vo n 3 S eku n d en b e o b a c h te t.
N u n d ep esch ierte ich das E re ig n is s o fo rt an D r. v a n d e r Po l und b a t ihn, d as E rg eb n is selb st zu k o n tro llieren u n d zu b e stä tig en . A m n äch sten T a g e b e k a m ich seine D ep esch e, d a ß er den V e r su ch an d em n äm lich en A b en d w ied e rh o lt u n d d a b ei eine R e ih e E c h o s w ah rgen o m m en h a b e. D ie R e s u l
ta te u n d sein e th e o retisch e D e u tu n g d er P h ä n o m ene, die v o n m ein er g a n z versch ied en ist, h a t D r. v a n d e r Po l in ,,N a tu r e “ , 8. D ez. 1928, p u b lizie rt, w orau s ich fo lgen d es e n tn eh m e :
„ A m 1 1 . O k to b e r e rh ie lt ich ein T ele g ra m m vo n P ro fesso r St ö r m e r m it der M itteilu n g , d a ß an dem N a c h m itta g seh r d e u tlich e E ch o s ge h ö rt w ord en w aren . D a ra u fh in t r a f ich so fo rt A n o rd n u n g en , u m n och in derselb en N a c h t ein e R e ih e v o n V e r su ch szeich en au szu sen d en , die a u s drei k u rzen P u n k te n in sch n eller A u fein a n d e rfo lg e b esta n d en u n d a lle 30 S eku n d en zw isch en 22 u n d 23 U h r G .M .Z . a u sg e sa n d t w u rd en . Ic h h ö rte m it m einem A ssisten ten die 120 Z eich en ab. W ir n ah m en beide v ie rzeh n E ch o s w a h r ; zw isch en den Z eich en u n d den E ch o s v e rlie f eine Z e it v o n : 8, 1 1 , 15, 8, 13, 3, 8, 8, 8, 12, 15, 13, 8, 8 S ek u n d en .
D ie F re q u e n z eines E c h o s w a r ste ts d er F re q u e n z des Z eich en s gleich , w as sich le ic h t fe s t
stellen ließ , w eil die Z eich en n ic h t m o d u liert w aren u n d d er E m p fä n g e r d a h er in sch w in g en d em Z u sta n d g e h a lte n w u rd e. D e r so en tsteh en d e T o n h a tte sow o h l b eim E m p fa n g des u rsp rü n glich en Z eich en s w ie b eim A u ffa n g e n des E c h o s dieselbe H öh e. D ie F re q u e n z des ö rtlich e n O szillato rs w u rd e n a ch E m p fa n g ein es Z eich en s e tw a s g e ä n d e rt, u n d d a n n rie f d as E c h o eine e tw a s a b w eich en d e H ö h e des K o m b in a tio n sto n e s h e rv o r.
W e n n d er E m p fä n g e r d a ra u fh in u n v e rä n d ert gelassen w u rd e, so e n tsta n d b eim E in tre ffe n des n ä ch ste n Z eich en s gen au d ieselb e T o n h ö h e im E m p fä n g e r w ie b eim E m p fa n g des le tz te n E ch o s.
D ie E ch o s, die ich h ö rte, w aren ziem lich sch w ach , u n d o b g leich le ic h t e rk a n n t w erd en k o n n te, d a ß ihre S ch w in g u n g sfre q u e n z dieselb e w a r w ie die F re q u e n z d er e ig en tlich en Z eich en , ko n n ten die drei P u n k te des u rsp rü n glich en Z eich en s im E c h o n ic h t w ie d e re rk a n n t w erd en , w eil letzteres ve rs c h le ie rt w ar, au sgenom m en in d em ein en F a ll, d a ß d as E c h o d rei S eku n d en n a ch d em Z eichen ein tra f. In d em F a lle w aren a u ch im E c h o die d rei P u n k te seh r d e u tlic h h ö rb ar.
D a ra u fh in m a ch te ich P ro fesso r St ö r m e r den V o rsc h la g , die Z eich en in den w eiteren V ersu ch en zu zäh len , d a m it in O slo u n d in E in d h o v e n geh örte E c h o s v ie lle ic h t als dieselb en e rk a n n t w erden k ö n n te n .“
A u f diesen V o rs c h la g h in w u rd en d ie Z eich en n u n n u m eriert, a b er es w u rd en keine neuen E c h o s w ah rgen o m m en v o r d em 24. O k to b er, als die S ig n a le n a c h m itta g s eine g a n ze S tu n d e la n g alle h a lb e M in u te a u sg esen d et w u rd en . A n fa n g s w a r H e rr Ha l s alle in u m die B e o b a c h tu n g en , als a b er E ch o s h ö rb a r w u rd en , rie f er m ich telep h o n isch h e rb e i; als ich m ich e ilig st b ei ih m ein fan d , h a tte n jed o c h die E ch o s n a ch ein er P erio d e s ta rk e r a tm o sp h ärisch er S tö ru n g en a u fg e h ö rt u n d k a m en n ich t w ied er. Ic h te ilte n u n d ie vo n H errn Ha l s g e m a ch ten B e o b a c h tu n g e n D r. v a n d e r Po l m it;
a u s sein em o b en e rw äh n ten B e r ic h t in „ N a t u r e “ fü h re ich je z t d as U n ten steh e n d e a n :
„ B is zu m 24. O k to b e r w u rd en w ed er in O slo n och in E in d h o v e n E c h o s w ah rgen o m m en . A n d em T a g e jed o ch w u rd en zw isch en 16 — 17 U h r G .M .Z . sow oh l in O slo w ie a u ch an zw ei ve rsch ie denen S tellen (3 km au sein an der) in E in d h o ve n
Heft 33. 1 St ö r m e r: Kurzwellenechos, die mehrere Sekunden nach dem H auptsigna.1 eintreffen.
16. 8. 1929J 645
w ied er E ch o s geh ö rt. D ie F req u en zen d er beid en sch w in gen d en E m p fä n g e r in E in d h o v e n w u rd en a u f versch ied en e S eiten d er T rä g e rfre q u e n z des Z eich ens a b gestim m t, u m die M ö g lich k eit, a n d e rw eitig au sgesan d te Z eich en als E ch o s anzuseh en , so viel w ie m ö glich a u szu sch alte n . P ro fesso r St ö r m e r
w a r so freu n d lich , m ir die an dem T a g e in O slo g e m a ch ten B e o b a c h tu n g e n m itzu te ilen , w o 48 E ch o s a u fgen o m m en w u rd en . E m p fä n g e r N r. 1 in E in d h o v e n (m it zw e i B eob a ch tern ) s tellte 4 sehr sch w ach e E ch o s fe s t und E m p fä n g e r N r. 2 in E in d h o v en n ah m 5 E c h o s a u f. E in T e il der g leich zeitig en B e o b a c h tu n g is t in die b eig efü g te G ra p h ik (F ig. 1) e in g ezeich n et w ord en . D ie Z e it der B e o b a ch tu n g en
S ig n a l w n fs r 9 so s i s z s j s t s s SB
Fig. 1. Echobeobachtungen von B ygdö und von zwei Stationen in Eindhoven am 24. O ktober 1928, nach
Dr. v a n d e r Po l.
(• ) w u rd e m it einer S to p p u h r gem essen, w äh ren d m an sich fü r die B e o b a c h tu n g e n (ö) a u f den S e k u n d en zeiger ein er gew ö h n lich en U h r v e rlie ß . D a die E ch o s h ä u fig lä n g er als 1,5 S eku n d e a n h ielten , kan n kein Z w eife l d a rü b e r b esteh en , d a ß ein ige E ch o s p ra k tis c h g le ic h z e itig an den drei oben e rw äh n ten S tellen b e m erk t w u rd en . M ith in s te h t es ga n z a u ß er F ra g e , d a ß die E ch o s, w en n sie au ch o ft sch w er a u fg e fa n g en w erd en kön nen , w irk lic h besteh en , w eil sie vo n m ehreren B e o b a c h te rn an versch ied en en S tellen , u n d ein igem al sogar zu gleich er Z eit, g e h ö rt w u rd e n .“
W ie m an sieh t, w a r die zw isch en S ig n a l und E c h o liegen d e Z e it d iesm al n och län g er und b e tru g b is zu 20 — 30 S ek u n d en .
N a c h dem 24. O k to b e r w u rd e d as A b h ö ren lieb en sw ü rd igerw eise vo n d em n orw egisch en T e le g ra p h e n a m t übern om m en . In g e m ein sch a ftlich er A rb e it m it O b erin g en ieu r He r m o d Pe t e r s e n
k o n n te ich eine R e ih e vo n H ö rsta tio n en vo m sü d lich en N o rw eg en b is n ach S p itzb e rg en h in au f o rgan isieren , w äh ren d m ir au ch m ehrere A m ate u re , d a ru n ter In gen ieu r Ha l s, ih ren B e ista n d leisteten . E s w u rd e ab erm als ein O szillo g rap h a u fg e ste llt, u m die E ch o s, w en n sie e in tre ffe n so llten , re g istrie ren zu können.
A u s sp äter n och zu erö rtern d en th eoretisch en
G rü n d en w a r es jed o c h w en ig w ah rsch ein lich , d a ß m an neue E ch o s v o r e tw a M itte F e b ru a r hören w ü rd e. U n d o b w o h l E in d h o v e n die Z eich en w e n ig sten s zw eim al w öc h en tlich zu den versch ied en sten T a g eszeiten au ssan d te, h ö rte m an denn a u ch die E ch o s v o r d ieser Z e it w ed er in N o rw eg en n och in H o llan d .
A m 14. F e b r u a r w u rd en w ied eru m eine R eih e vo n E ch o s v o n In g e n ieu r Ha l s g e m e ld et; am 18. F e b ru a r h ö rte H e rr An d r e a s Kl e v e E ch o s an der H ö rsta tio n des T ele g rap h e n a m ts in B o d ö , w orü b er d as T e le g ra p h e n a m t folgen den B e ric h t erh a lten h a t:
„ W ie A b te ilu n g sin g e n ie u r Bi r k e l a n d tele p h o nisch m itg e te ilt w u rd e, h ö rte m an E ch o sign ale am M o n ta g , den 1 8 .F e b ru a r, u m i y U h r ( iö U h r G .M .T .) M an h ö rte d as E c h o der b eid en le tz te n x , also des 44. u n d 45. x d er S e n d u n g sow ie vo n dem letzten ein h a lb m in u tlich en S tric h . D a s erste x w ar sehr sch w ach , d as zw e ite x u n d d er S tric h dagegen d eu tlich er. G an z beson d ers d e u tlich w a r der S trich . D iese E c h o s h ö rte m an e tw a 12 — 13 Seku n d en n a c h A b sc h lu ß des H a u p tze ich e n s. D ie S tä rk e w u rd e a u f R 3 g e sc h ä tzt, w äh ren d die S ig n a lstä rk e so n st R 9 b e tru g . B e i d ieser G eleg en h eit w aren A u ß e n - u n d In n en an ten n e (parallel) zu sam m en g e sch a lte t, d a h ie rd u rch größere L a u ts tä r k e als n u r m it ein er A n te n n e e rzie lt w ird .“
A m 19. F e b ru a r n ah m en Ap p l e t o n und Bo r r o w a m K in g s C ollege, L on d o n , eine R eih e vo n E ch o s w ah r, w o die Z eitsp a n n e zw isch en S ig n a l und E ch o bis zu 25 S eku n d en b e tru g . D e r m ir h ierü b er zu gegan gen e B e ric h t la u te t in d er Ü b e rse tzu n g w ie fo lg t:
„ A m 19. F e b ru a r zw isch en 15 U h r 30 M inuten und 16 U h r 30 M in u ten , als R . A . L . Bo r r o w und ich a u f Son d ersig n ale v o n P C J h o rch ten , hörten w ir E ch o s n ach ein er Z w isch e n zeit bis zu 25 S e k u n den. D ie E ch o s w aren au ß e ro rd en tlich d is tin k t und d a u erten ü b er 2 S eku n d en . E s w a r uns vo n gro ß em In teresse, d a ß w ir, die w ir v o r diesem T a g e keine E ch o s g eh ö rt h a tte n , sie nun im F e b ru a r, so, w ie v o n P ro fesso r St ö r m e r v o ra u sg e sa g t, h ö ren sollten.
A m 5. A p r il 1929. E . V . Ap p l e t o n.“
A m 20. F eb ru a r, zw isch en 15 U h r 30M in u ten und 16 U h r 30 M in u ten , h ö rte m an, g em ä ß ein em B e ric h t au s E in d h o v e n , d o rt zw ei E c h o s n a ch dem 23. S ign al, u n d z w a r d as eine n a ch V e r la u f vo n 8 Seku n d en, d as and ere n a c h 18 S eku n d en . D ie E ch o s b esta n d en a u s d is tin k te n S trich en ziem lich gro ß er S tä rk e u n d d a u e rten e tw a 2 S eku n d en lang.
S ch lie ß lich te ilte m ir In g e n ieu r Ha l s n och m it, d a ß er E ch o s a m 15 ., 18., 19., 20. u n d 28. F e b ru a r g e h ö rt h ab e. H ie rn a ch sch e in t m an jed en Z w ei
fel an der E c h th e it des P h än o m en s a l s . h in fällig b e tra c h te n zu m üssen.
2. Z u m b esseren V e rstä n d n is der oben an g ed eu te te n E rk lä r u n g dieser m erk w ü rd igen E ch o s is t es n otw en d ig, ein ige W o rte üb er die T h eorie des P o la rlic h te s zu sagen.
48*
646 St ö r m e r: Kurzwellenechos, die mehrere Sekunden nach dem H auptsignal eintreffen. [ Die N atu r
wissenschaften
D ie den A u s g a n g s p u n k t d er n orw eg isch en U n tersu ch u n g en ü b er d ie T h e o rie des P o la rlic h te s b ild en d en en tsch eid en d en E x p e rim e n te w u rd en v o n P ro fesso r Kr i s t i a n Bi r k e l a n d a u sg e fü h rt u n d fin d en sich b esch rieb en in seinem B e ric h t ü b er die n orw egisch e N o rd lic h te x p e d itio n im W in te r 189g — 19001. H ie r le g t er d ar, d a ß K a t h o d e n stra h le n die a u f ein e m a g n etisierte K u g e l g e ric h te t w erd en , ih re O b erflä ch e , u n d z w a r als zw e i G ü rte l tre ffe n , w ie sie den P o la rlic h tg ü rte ln der E rd e e n tsp rech en u n d so im E in k la n g steh en m it seiner Id ee, d a ß d as P o la rlic h t a u f K a th o d e n stra h len d er Son ne zu rü ck zu fü h ren sei.
A u s A n la ß dieser E x p e rim e n te n ah m ich im Jah re 1903 die m a th e m a tisc h e B e h a n d lu n g des P ro b lem s in A n g riff; die in d ieser V e rb in d u n g uns h ier in teressieren d en E rg eb n isse w u rd en schon 1904 in ein er A b h a n d lu n g ü b er d ie B e w e g u n g eines ele k trisch en T eilch en s im F e ld e eines E le m en ta rm a g n ete n v e rö ffe n tlic h t2. W ir w erd en gleich h ie ra u f zu rü ck k o m m en . S p ä te r s e tz te Bi r k e l a n d
seine in te re ssa n te n E x p e rim e n te in im m er größ erem U m fa n g e fo r t u n d h a t d an n die B e o b a c h tu n g e n in sein em gro ß en W e r k ü b er die n orw egisch e N ö rd lich te x p e d itio n im W in te r 1902 — 1903 in a u sfü h r
lich e r W e ise n ied e rg ele g t3.
W ir w erd en h ie r ü b er den T e il der T h eorie, der zu der E rk lä r u n g d er E c h o s in B e zie h u n g steh t, ein e k u rze Ü b e rsic h t geben .
W ill m an ein so sch w ieriges P ro b lem w ie die T h e o rie des P o la rlic h te s m a th e m a tisc h b eh an d eln, is t es n a tü rlic h , zu n ä c h st ein ige vere in fa ch e n d e V o ra u ssetzu n g en zu m ach en und d as P ro b lem e rst d an n , u n te r diesen V o ra u ssetzu n g en , zu lösen.
D e r n ä ch ste S c h ritt b e ste h t d a n n in dem a llm ä h lich en F alle n la ssen d er vere in fa ch e n d en V o ra u s setzu n gen , u m zu sehen, w elch en V erä n d e ru n g en die T h e o rie h ie rd u rch u n terlieg e . A ls ve re in fa ch e n d e V o ra u ssetzu n g en w ä h lte ich in m einen ersten A rb e i
t e n 4 fo lg en d e:
A . W ir ve rn a ch lä ssig en die B e w e g u n g d er Sonne und d er E rd e u n d b e tra c h te n n u r ih re re la tiv e n S tellu n g en .
B . W ir n eh m en an, d a ß sich die ele k trisch en K o rp u sk eln n ach den G esetzen bew egen , d ie m an v o n den K a th o d e n s tra h le n in ein em m a g n etisch en F eld her k e n n t. W ir ve rn a ch lä ssig en d esh alb die e tw aig e e le k tro m ag n e tisch e W irk u n g , d ie die K o rp u sk e ln a u fein an d e r h a b en k ö n n te n .
1 E xpedition norvegienne 1899— 1900 pour l’etude des aurores boreales. Videnskabsselskabets Skrifter
1901. Christiania (Oslo).
2 Sur le m o u v e m e n t d ’un p o i n t m a t e r i e l p o r t a n t u n e Charge d ’ e l e c t r i c i t e s o u s F a c t i o n d ’ u n a i m a n t elem en taire.
V i d e n s k a b s s e l s k a b e t s Skrifter 1904. Christiania (Oslo).
3 The norw egianaurorapolarisexpedition 1902-1903.
Vol. I, first and second section. 1913. Johann Am bro
sius B arth, Leipzig.
4 Siehe besonders: Sur les trajectoires des corpus- cules electriques sous l ’action du magnetisme terrestre etc. Arch. des Sciences physiques et naturelles. Geneve 1907 und 1911.
C. W ir nehm en an, d a ß die e le k trisch en K o r p u skeln n u r d er B e ein flu ssu n g vo m m agn etisch en F e ld der E rd e a u sg e se tzt sind u n d vern a ch lä ssig en e tw a ig e, vo n der Sonne u n d an d eren P la n e te n a u s
gehende B e ein flu ssu n g en u n d a u ch v o n einer e tw a ig en ele k trisch en L a d u n g der E rd e. E s w ird fern er w ed er S c h w e rk ra ft n och L ic h td r u c k b e rü c k s ic h tig t.
D . W a s d as m agn etisch e F e ld der E rd e b e trifft, b e tra c h te n w ir dies als ä q u iv a le n t m it dem F eld ein es E le m e n ta rm a g n e te n oder, w as d asselb e ist, m it dem m a g n etisch en F eld u m eine h o m o g en m a g n e ti
sierte K u g e l h eru m , deren m a gn etisch e A ch se m it der m a g n etisch en A ch se d er E rd e zu sam m en fä llt, en tsp rech en d der W ir k u n g des inneren E rd m a g n e tis
m u s in s u n en d lich F ern e.
In fo lg e d ieser V o ra u s s e tz u n g w erd en w ir nun dem P ro b lem zu g e fü h rt, die B a h n eines e lektrisch en T eilch en s in dem F eld eines E lem en ta rm a g n e ts, d. h. in dem u m eine h om ogen m ag n etisierte K u g e l b efin d lich en F eld , zu find en . E b e n dieses P ro b lem h a b e ich in m einer o b en erw äh n ten ersten A b h a n d lu n g vo n 1904 b e h an d e lt.
S c h re ib t m an d ie D iffe re n tia lg le ic h u n g e n der B e w e g u n g des ele k trisch en K o rp u s k e ls a u f, erh ä lt m an ein S y s te m vo n drei D ifferen tialg le ich u n g en zw e ite r O rd n u n g. D a die W ir k u n g des M a g n etis
m u s im m er sen k rech t a u f die T a n g e n te der B a h n steh t, w ird die G esch w in d ig k e it des K o rp u sk els k o n s ta n t sein u n d m an k a n n d ie B o g e n lä n g e längs der B a h n als u n ab h än g ig e V a ria b le ein fü h ren .
E in e w eitere V e re in fa c h u n g lä ß t sich erzielen, w en n m an als L ä n g e n e in h e it
/ M e 2 e n tim e te r m v
w ä h lt, w o M — 8,4 • i o 25 d as m a gn etisch e M om ent d er E rd e ist, u n d w o e, m und v die L a d u n g (im ele k tro m a g n e tisch en M e ß syste m ), die M asse und G esch w in d ig k e it des K o rp u sk e ls is t (S ystem Z e n ti
m eter, G ram m , S ek u n d e).
Im fo lgen d en w ird die W a h l d ieser L ä n g e n ein h e it v o ra u sg e s e tz t. V o n den D iffe re n tia lg le i
c h u n g e n 1 w ird d an n le ic h t ein erstes In te g ra l a b g e le ite t, d as a u f die F o rm
gesch rieb en w erd en k a n n .
H ie r (F ig. 2) b e d e u te t Ö d en W in k e l zw isch en der T a n g e n te P T d er B a h n C D u n d der M erid ianeben e d u rch die m a g n etisch e A ch se A B d er K u g e l und den B e rü h ru n g s p u n k t P der T a n g e n te , R den A b sta n d des P u n k te s P zu d ieser A ch se und r seinen A b sta n d v o m M itte lp u n k t 0 d er K u g el.
y is t eine In te g ra tio n s k o n sta n te , die jed en W e rt v o n — 00 b is + 00 h ab en kan n .
D iese R e la tio n is t län g s d er B a h n ü b e ra ll b e frie d ig t, und den, ein er gegeb en en B a h n e n tsp re ch en d en y -W e rt fin d e t m an, w en n m an die W e rte
1 V gl. den A rtikel „P o larlich t“ im Handwörterbuch der Naturwissenschaften. Fischer, Jena.
H e ft 33- ] St ö r m e r: Kurzwellenechos, die mehrere Sekunden nach dem H auptsignal ein treffen.
16. 8. 1929J r ö 647
vo n 0, R und r in einen P u n k t der B a h n e in setzt und h ierau s y b erech n et.
H iern ach lassen sich säm tlich e B a h n en in eine R e ih e vo n F a m ilie n ordnen, w o jed e F a m ilie d u rch einen S o n d erw ert der K o n sta n te y g e k e n n z eich n e t w ird .
A lle , derselben F a m ilie zu geh örigen B a h n en sind nun in einen R a u m eingeschlossen, den w ir Qy nennen w ollen, u n d der sich folgen d erm aß en find en lä ß t:
D a sin Q zw isch en — 1 u n d + 1 v a r iie rt und n ic h t a u ß e rh a lb des In te r v a lls gelan gen kan n , w erden die T eile des R au m es, w o
2 y . R
tT H— 0 > x und
_/x r < I,
R r a
k ein e B a h n en e n th a lten kön nen . D ie B a h n en k ön nen n u r d o rt V o rk o m m e n , w o
_2 y R
R ri
und die T eile des R au m es, w o diese B e d in g u n g e rfü llt w ird , sind eben d as, w as w ir oben Qy g e n an n t h ab en .
Jed em W e r t y e n tsp ric h t d a ru m ein R a u m Qy, aus d em die en tsp rech en d e B a h n en fa m ilie n ic h t h era u sko m m en kan n .
U m den R a u m Qy zu finden , sei b e m erk t, d aß er vo n der R o ta tio n s flä c h e
Z l + R - - k R + r3
e rz e u g t w ird , w en n m an die K o n sta n te k vo n
— 1 bis a u f + 1 w ach sen lä ß t. D ie M e rid ia n k u rv e d ieser R o ta tio n sflä c h e e rh ä lt m an, w en n m an R = r cos y> s e tz t u n d die G leich u n g m it B e zu g a u f r lö st. W ir e rh a lten d an n die G leich u n g der M e rid ia n k u rv e in P o la rk o o rd in a te n (F ig. 3):
_ 7 + / y 2 + A cos3 ip k cos ip
E in e v o llstä n d ig e D isku ssio n dieser K u r v e n und der en tsp rech en d en R ä u m e Qy fin d en sich in m einer A b h a n d lu n g v o n 1904.
H ier w ollen w ir u n ter H in w eis a u f die F ig . 4 n u r die E rgeb n isse w ie d e rg e b e n ; lin k s is t der M erid ia n sch n itt d er R ä u m e m it ein er E b e n e d u rch die m a gn etisch e A ch se der K u g e l zu seh en;
die zu den R ä u m e n geh örigen T eile sind w eiß , die ändern T eile sch w arz. R e c h ts sieh t m an die R ä u m e Qy selb st, b e g re n z t vo n den k = — 1 und k = 1 en tsp rech en d en R o ta tio n sflä ch e n .
F o lg en d e c h a ra k te ristisc h e Z ü g e m üssen a u ffa lle n :
N eh m en w ir an, d a ß y vo n
— 00 b is + 00 w ä c h st. F ü r y n e g a tiv un d a lg eb raisch k lein er a ls — 1 b e ste h t Qy au s zw ei g e tre n n ten T eile n . In d em y den W e r t — 1 ü b ersch reitet, fließ e n die T eile zu sam m en und b ild en einen zu sam m en h ä n g en d en R a u m v o n der U n e n d lic h
k e it b is zu m E lem en ta rm a g - Fig- 3 - Erklärung n eten (K u g e lm itte lp u n k t). U m des W inkels xp.
den Ä q u a to r des E le m e n ta r
m a gn eten h eru m b e fin d e t sich jed o ch ein to ru s
a rtig e r R a u m T y m it d er M e rid ia n k u rv e Vy! + cos3 xp — yx
T = --- » COS xp
w o y = — 71, u n d w o /i, zw ischen o und 1 lieg t, und in den die y — — }’i entsprech en d en B ah n en n ic h t hin ein gelan gen , und je n ach d em y w äch st, w ä ch st au ch dieser R a u m .
W e n n y den W e r t o ü b e rsch reite t und p o sitiv w ird , ka n n der R a u m Qy n ich t m ehr bis zu dem E lem en ta rm a g n e ten gelan gen . Sein gerin gster A b sta n d vo n diesem w ird m it y in das U nendlich e w ach sen.
3. W end en w ir diese E rg eb n isse a u f den F a ll an, d aß ele k trisch e C o rp u scu larstrah len aus sehr großer E ntfernung, z. B . vo n der Sonne aus, zur E rd e gelan gen . Sow oh l fü r K a th o d e n stra h le n , B e ta s tra h le n w ie A lp h a stra h le n ist unsere L ä n g e n ein h eit
i / I e
\ m v
sehr groß im V e rh ä ltn is zu den E rd d im en sionen, und zw ar v o n der G rö ß en o rd n u n g 1 b is 10 M illionen K ilo m e te r fü r B e ta stra h le n u n d K a th o d e n stra h le n und v o n 150000 k m fü r A lp h astra h le n .
H ierau s fo lg t, d a ß die d er B a h n entsprech en d e K o n sta n te y einen W e r t zw isch en — 1 und o haben m uß, d a m it solche K o rp u sk u larstra h le n bis zu r E rd e gelan gen können. A u s der G e sta lt der R ä u m e Qy lä ß t sich dann gleich entnehm en, d aß die S tra h le n die E rd e an den P olargegen d en treffen , so, w ie es dem gew öh nlich en E rsch ein en des P o la rlich te s e n tsp rich t.
G le ich ze itig bem erken w ir, d a ß in dem frü h er e rw äh n ten to ru sa rtig e n R a u m T y keine elektrisch en
a 1 4 i n \ / / \
Fig. 4- Die M eridianschnitte der Räum e Qy und die Räum e selbst (rechts), aus welchen die Corpuscularbahnen nicht herauskommen können.
H e it 33. 1 St ö r m e r: Kurzwellenechos, die mehrere Sekunden nach dem H auptsignal eintreffen.
16. 8. 19 2 9] 649
P a r tik e ln d er d e m K o n s ta n te n w e rt y en tsprech en d en B a h n en vo rh a n d e n sind. D e r R a u m T y is t am k lein sten , w en n y = — 1, u n d als M e rid ia n k u rv e h a t er dann
_ V i + cos3 xp — 1 cos %p
Sein S c h n itt m it d er m agn etisch en Ä q u ato reb e n e (einer E b en e d u rch den E lem en ta rm a g n e ten sen k re c h t a u f die m a gn etisch e A chse) is t d an n ein K re is m it dem R a d iu s ^2 — 1 L ä n gen ein h eiten , d. h.
( I 2 — 1) y^L^. Z e n tim e ter.
\ m v
4. D iese th e o retisch e n E rg eb n isse sollen uns n u n m eh r als eine E rk lä r u n g d er E ch o e rsch e in u n g dienen. E le k tro m a g n e tisc h e W ellen w erd en vo n ein er S telle a u sgesa n d t, die zw isch en den G eb ieten lieg t, w o diese R ä u m e Qy die E rd e tre ffe n , d. h.
zw isch en den P o la rlic h tzo n e n d er E rd e, u n d w en n diese W ellen d u rch die K e n n e lly -H e a v is id e -S c h ic h t dringen , w erd en sie in den to ru sa rtig e n R a u m T y>
w o es keine e lek trisch en P a r tik e ln g ib t, gelan gen . H ie r kön nen sich d an n die W ellen u n geh em m t ü ber den gan zen R a u m T y h in a u sb reiten und w erden e rst dann a u f ele k trisch e T eilch en stoß en , w enn sie die vo rzu gsw eise aus E le k tro n e n b e ste h en
den C o rp u scu larströ m e tre ffe n , die sich an den G renzen u n d a u ß e rh a lb des R a u m e s T y b ew egen kön nen . Sie kön nen d an n u n ter g ü n stigen U m stän d en z u rü c k zu r E rd e re fle k tie rt u n d d o rt als E ch o s w ah rgen o m m en w erd en .
D ie m a th em a tisch e T h eorie z e ig t1, d a ß diese g ü n stigen B e d in g u n g en ein treten , w en n die K o r p u sk eln d an n v o n d er Sonne ausgehen , w en n diese in der N ä h e der m agn etisch en Ä q u ato reb e n e steh t, und z w a r d e ra rtig , d a ß die y-W erte ih rer B a h n en zw isch en o u n d — x, beson ders in der N ä h e des le tz te n W e rte s, liegen . Sie w erd en dann den in neren T e il d er R ä u m e Qy a u sfü llen kön nen und die B e g re n zu n g sflä ch e T d ieser R ä u m e, e n tsp re ch en d y — — 1, w ird , als U m h ü llu n g sfläc h e der E lek tro n e n b a h n e n , d an n als eine die elek trisch en W ellen re flek tie re n d e F lä c h e dienen können.
E in T e il d ieser re flek tie re n d e n T o ru sfläc h e is t a u f der, d as E x p e rim e n t v o n P ro fesso r K r . Bi r k e l a n d w ied ergegeb en en F ig . 5 zu sehen2.
1 Die entsprechenden Ausführungen sind nur teil
weise veröffentlicht worden. Siehe insbesondere: Sur une classe de trajectoires remarquables etc. A rch iv for M athem atik og N aturvidenskab. 31, Nr. 11 (Christiania [Oslo] 1911).
2 The norwegian aurora polaris expedition etc.
V ol. 1, second section, S. 712.
Fig. 5 . Ein Experim ent von Kr i s t i a n Bi r k e l a n d, wo Kathodenstrahlen auf eine magnetische Kugel ge
rich tet werden. Ein Teil des torusähnlichen Raumes T ist deutlich sichtbar, wie auch die den Polarlichtern entsprechenden Niederschläge in den Polargegenden der Kugel.
6 5 0 St ö r m e r: Kurzwellenechos, die mehrere Sekunden nach dem H auptsignal ein treffen. [ D ie N atu r- L Wissenschaften
H ie r w erd en K a th o d e n s tra h le n ein er m a g n e ti
sierten K u g e l zu gesen d et, u n d z w a r v o n einer K a th o d e in d er m a gn etisch e n Ä q u a to re b e n e der K u g e l, u n d als in nere B e g re n zu n g d er L ic h tm a sse sieh t m an d e u tlic h einen T e il des to ru sa rtig e n R a u m es, vo n d em w ir gesproch en h a b en . M an b e m e rk t fern er die d em E rsch ein en v o n N o rd lich te rn u n d S ü d lic h tern en tsp rech en d en k rä ftig e n N ied ersch läg e in den P o la rg eg en d en der K u g e l.
5. B e tr a c h te n w ir nun a u f G ru n d la g e dieser T h e o rie d ie w a h r gen om m en en E ch o ersch ein u n g en .
N eh m en w ir der E in fa c h h e it h a lb er an, d a ß die K o n s ta n te y des T o ru srau m es T y n ah e b ei — 1 lie g t. W ir kö n n en sie d an n a n ä h ern d gleich — 1 w äh len , u n d die A u sd eh n u n g des R a u m e s e rg ib t sich d an n a u s der o ben a n g egeb en en F o rm e l
d = (j/2 — 1) Z e n tim e te r
• m v
w o d d er A b sta n d v o m M itte lp u n k t der E rd e bis zu m S c h n ittk re is d er F lä c h e m it d er m agn etisch en Ä q u a to re b e n e ist.
F ü h r t m an h ier tfö. = 1,4 14 , M = 8,4 • i o 25 ein, e rg ib t sich fü r K a th o d e n s tra h le n m it — v = 300,
d a ß d — 2 190000 km
u n d fü r B e ta s tra h le n m it ~ v = 4000 d = 600000 k m .
M it B e z u g a u f den W e g d er e le k tro m ag n e tisch en W ellen , is t die e in fa c h ste A n n ah m e die, d a ß sie vo n der k o n k a v e n S eite der B e g re n zu n g sflä ch e T in d er G eg en d d er m a gn etisch en Ä q u a to reb e n e r e fle k tie r t w erd en . Sie d u rc h la u fen d an n die W e g s tre c k e 2 d m it d em A u fw a n d v o n — S e k u n den, w o c die L ic h tg e sc h w in d ig k e it is t (F ig. 6).
F ü r K a th o d e n s tra h le n m it — v = 300 e rh ä lt m an dan n eine E c h o z e it vo n 15 S eku n d en , fü r B e ta s tr a h len m it — v = 4000 ein e E c h o z e it vo n 4 S eku n d en . E s w äre a b er a u ch d e n k b a r, d a ß die W ellen
ein er m eh rfa ch en R e fle k tio n v o n den W ä n d en der F lä c h e T u n terliege n u n d d ie E c h o z e it d a d u rch e rh ö h t w ird . E s w äre w e ite r d e n k b ar, d a ß sie in d er N ä h e d er m a g n etisch en Ä q u a to re b e n e hin- u n d zu rü ck g e w o rfen u n d jed esm al, w en n sie zu r E rd e kom m en , ein E c h o geben , so d a ß w ir vo n ein em Z eich en m ehrere E ch o s h in terein an d er hören kön nen , so w ie es ja au ch b e o b a c h te t w ord en ist. D e n k b a r w äre es au ch , d a ß sie, ehe sie z u rü c k g ew o rfen w erd en , grö ß ere od er k lein ere S tre ck e n an d er T o ru sfläc h e zu rü ck leg en , in derselben W eise, w ie die W e llen an der K e n n e lly -H e a v is id e -S c h ic h t e n tla n g gehen.
V e r g le ic h t m an d ie b e o b a c h te te n u n d die b e rech n eten E c h o z e ite n m itein a n d er, e rsieh t m an, d a ß sie dieselb e G rö ß e n o rd n u n g h a b en . D a ß die E ch o s so k r ä ftig sein kön nen , w ie sie ta ts ä c h lic h sind, e rk lä rt sich au s der G e s ta lt der re fle k tie re n den W a n d der F lä c h e T in d er N ä h e d er Ä q u a to r ebene, die als ein H o h lsp ieg el die W ellen zu rü ck zu r E rd e k o n ze n trie rt.
In A n b e tr a c h t d er sta rk e n S c h w a n k u n g e n sow o h l der N o rd lich tersch ein u n ge n w ie der m a g n e tisch en P e rtu rb a tio n e n , so llte m an ann eh m en , d a ß d as m a g n etisch e F e ld d er E rd e fo rtw ä h ren d v o n neuen E le k tro n e n strö m e n d u rc h s trö m t w ird , deren G e sc h w in d ig k e it versch ied en e, w ah rsch e in lich eine R e ih e v o n d isk reten W e rte n h a b en kan n . D ie je d e r G e sc h w in d ig k e it en tsp rech en d e F lä c h e T h a t d an n eine b e stim m te D im en sio n . E in e re fle k tieren d e E le k tro n e n flä c h e k a n n d an n in einem A u g e n b lic k en tsteh en , w ied er versch w in d en , eine n eue ka n n in an d erer E n tfe rn u n g v o n d er E rd e e n tsteh en u n d w ied eru m versch w in d en , u n d so fo rt, u n d h iera u s lä ß t sich d an n erklä ren , d a ß die E ch o s n ach s te ts w ech seln d en E c h o z e ite n ein tre ffe n .
E s is t w o h l zu m erken , d a ß d as E in tre ffe n d ieser E ch o s eine seltene E rsch ein u n g is t. D a m it das P h än o m en b e o b a c h te t w erd en kan n , m u ß eine R eih e v o n gü n stigen B e d in g u n g en e rfü llt w erd en . D ie W e llen län g e m u ß eine g ü n stig e sein, u n d die W ellen m üssen n ach d er ric h tig e n R ic h tu n g und m it h in reich en d er E n erg ie e n ts a n d t w erd en . D ie K e n n e lly -H e a v is id e -S c h ic h t m u ß sich vo n den W ellen , w en n sie au sgeh en u n d w en n sie z u rü c k k om m en , d u rch d rin g en lassen, u n d die S c h ic h t m u ß fü r d ie B e o b a c h tu n g so w o h l der Z eich en w ie d er E c h o s w o h lg e e ig n e t sein, u n d die a tm o s p h ä ri
sch en S tö ru n g en d ü rfen n ic h t zu s ta r k sein. A u c h m u ß d er E m p fä n g e r e m p fin d lich g en u g u n d zu m A b h ö re n ric h tig e in g e s te llt sein.
Z u le tz t m u ß , als e tw a s v o m W ic h tig s te n , das A u ssen d en d er E le k tro n e n strö m e v o n d er Sonne a u s s ta ttfin d e n und fü r d as B ild e n re flek tie re n d e r E le k tro n e n flä c h e n g ü n stig sein. W ie o ben e r w ä h n t, sind die B e d in g u n g en g u t, fa lls die E n t sen d u n g d er E lek tro n e n strö m e e rfo lg t, w en n die R ic h tu n g zu r Sonne n ah ezu se n k re c h t a u f der m a gn etisch en A ch se d er E rd e ste h t. D iese A ch se is t ein E rd d u rch m esser, d er die E rd o b e rflä c h e in ein em P u n k t N in der N ä h e vo n S m ith s S u n d in N o rd w e stg rö n la n d sch n eid e t: L ä n g e 68,6° w estlich vo n G reen w ich und n örd lich e B r e ite 78 ,5 °. D ie
erw ä h n ten B e d in g u n gen lassen sich d ah er so aus- d rü cken , d a ß die b este Z e it in der N ä h e des S o n n en a u fga n g es und S o n n en u n tergan ges in dem e rw äh n ten P u n k t N zu su ch en ist.
E in e in fach es R e c h e n stü c k s a g t uns n un, d a ß die Sonne vo n E n d e O k to b e r b is M itte F e b ru a r bei N d au ern d u n ter dem H o rizo n t steh t, w esh alb ich in ein er M itte ilu n g vo m 5. J an u a r 1929 in N ature v o ra u ssa g te , d a ß die E ch o s b is M itte F e b ru a r w ah rsch ein lich au sb leib en w ü rd en , und dies tr a f a u ch zu.
A lle diese F ra g e n w erd en sich w ah rsch ein lich besser b e a n tw o rte n lassen, sob ald m an zu O szillo g ram m en der E rsch ein u n g k o m m t. E s w äre w ü n sch en sw ert, d a ß in gem e in sch a ftlich er in te rn a tio n ale r A r b e it so v ie le B e o b a c h tu n g e n w ie m öglich ein ge sam m elt w ü rd en . M an so llte es a u ch m it an d eren W e llen län g e n als 31,4 m v ersu ch en u n d so llte A u ssen d ersta tio n e n w äh len , die n äh er an der
H e ft 33. 1 16. 8. 1929J
m a g n etisch en Ä q u a to reb e n e , also in den T ro p en liegen .
V o n g rö ß tem In teresse w äre die U n tersu c h u n g der E rsch ein u n g w äh ren d des A u ftr e te n s v o n P o la r lich tern u n d m agn etisch en S tü rm en , d a d ie E le k t r o n en ström e d an n w ah rsch e in lich erh eb lich m ä ch tig e r sind.
Z u sam m en fassen d k a n n m an w o h l sagen, d a ß w ir es h ier m it ein er neuen M eth o d e zu tu n h ab en , u m die B e w e g u n g der C o p u scu la rströ m e w e it a u ß e rh a lb d er E rd e erforsch en zu kö n n en .
P.S. N ach einer M itteilung von General Fe r r i£ , Paris, sind eine ganze Menge von Echos vor, während und nach der Sonnenfinsternis am 9. Mai d. J. in Indochina ge
hört worden. Die E chozeit w ar sehr oft zwischen 15 und 30 Sekunden, und die Echos waren bisweilen sehr k räftig und oft mehrere Echos nach demselben Signal. Nähere Einzelheiten werden erst später er
halten. C. St ö r m e r.
Zuschriften. 651
Zuschriften.
Der H erausgeber bittet, 1. im M anuskript der Zuschriften oder in einem Begleitschreiben die Notwendigkeit einer raschen Veröffentlichung an dieser Stelle zu begründen, 2. die M itteilungen auf einen Um fang von höchstens einer D ruckspalte zu beschränken. Bei längeren M itteilungen muß der Verfasser m it Ablehnung oder mit
Veröffentlichung nach längerer Zeit rechnen.
Für die Zuschriften hält sich der Herausgeber nicht für verantwortlich.
G ew ebew achstum und Strahlung.
Die an dieser Stelle (Naturwissenschaften 1929, H . 21) kürzlich erschienene Besprechung der Arbeiten von Re i t e r und Ga b o r durch Be l a r und Ho u t e r- m a n n s veranlaßt folgende Bem erkung:
In der Frage der von Gu r w i t s c h zuerst beschrie
benen mitogenetischen Zellstrahlung sucht man ver
gebens nach einer endgültigen A ntw ort, solange zur Prüfung der Strahlungswirkung kein besseres O bjekt zur Verfügung steht, als das von Gu r w i t s c h selbst angegebene. Die gegen seine E ntdeckung sprechenden Nachprüfungen, besonders die von Ro s s m a n n durch
geführte, können in ihren wesentlichen Punkten nicht als entkräftet gelten und verdienen die größte B each
tung. Die Frage, ob die am W urzelquerschnitt vo r
genommene Zählung der Kernteilungen als biologischer Indicator für Strahlungseffekte benutzt werden darf, ist so unzureichend geklärt, daß allen Arbeiten, die von der Bejahung dieser Frage ausgehen, ausreichende Voraussetzungen fehlen.
W ie schwer diese zu schaffen sind, und wo wesent
liche Schwierigkeiten liegen, geht auch daraus hervor, daß man bei einem ganz anderen als dem von Gu r w i t s c h benutzten Ausgangsm aterial, nämlich bei dem von mir geführten Nachweis der Strahlungswirkung an Gew ebekulturen1 an der gleichen Schwierigkeit an
langt, über die bisher auch die Arbeiten von Gu r w i t s c h nicht hinausgekommen sind.
B enutzt man den Größenzuwachs des Gewebestückes als Ausdruck für die gegebenen Wachstumsbedingungen, so findet man unter anderen Einflüssen, die von B e
standteilen des Nährbodens ausgehen, auch solche, die als Beeinflussung durch benachbart wachsende K ulturen und als Strahlungseffekte gedeutet werden müssen. Die Anordnung von Blenden zwischen be
nachbart wachsenden Gewebestücken ergibt je nach der Blendenstellung Strahlungswirkungen oder hebt diese auf. Nur solche Blenden, die geradlinige Strecken zwischen den Kulturen kreuzen, lassen die gegen-
1 Virchows Arch. 270 (1928).
seitige Beeinflussung der wachsenden Teile verschwin
den. Daraus und aus Reflektionswirkungen, die mit H ilfe von Metallspiegeln erzielt werden, läßt sich schlie
ßen, daß es sich dabei nicht um Folgen des Stoff
austausches handeln kann. Die ohnehin großen Schwierigkeiten des Gewebezüchtens nehmen bei diesem Nachweis kaum überwindbares Ausm aß an.
Darin und in der offenbar äußerst geringen Intensität der Strahlen, die sich auch aus den Arbeiten von Gu r w i t s c h u. a. ergibt, scheint im wesentlichen ein Hindernis zu liegen für die weitere Auswertung des Befundes. Allerdings scheint fraglos nachweisbar ein Einfluß von Strahlungen, die während des W achstum s auftreten und auf das W achstum (oder bei Gu r w i t s c h auf die Zellteilung) begünstigend wirken. Aber das darüber Sichergestellte ist bei weitem nicht aus
reichend zur K lärung aller zugehörigen Fragen, nicht einmal zur K lärung der wichtigen von diesen. Dazu wäre vielm ehr erforderlich ein besser geeignetes O bjekt als wachsende W urzeln und Gewebekulturen es dar
stellen, oder Verbesserungen an diesen Objekten. Auch die Anwendung von Hefekulturen, von tierischen Em bryonen und Teilen von solchen bedeutet keinen Gewinn, solange diese nur als Strahlungsquelle V er
wendung finden, nicht etw a als feiner reagierende Indicatoren. Ob solche unter den schnell wachsenden tierischen oder menschlichen Neubildungen zu finden sind, bedarf der weiteren Prüfung1. Untersuchungen der genannten A rt als A ufgabe für den Biologen sind nur ein Teil der Arbeit, die eine K lärun g der um strittenen Fragen bringen könnte. Die als unerläßliche Ergänzung notwendigen physikalischen Untersuchungen haben bisher nur bemerkenswert geringe und teilweise wider
sprechende Ergebnisse gezeitigt. Sie alle haben näm
lich die entscheidende Arbeit, den Nachweis der Strah
1 Anmerkung bei der Korrektur. Ebenso bleibt a b zuwarten, ob die neuerdings von Ba r o n (Naturwissen
schaften 1929, H. 27) angegebene M ethode zur V er
wendung von H efekulturen als „D ete k to r“ eine Änderung der geschilderten Sachlage bedeutet.
