4. Die Instrumentenfrage.

Zur Beobachtung der meteorologischen Elemente in großen Höhen, wo die einzelnen Werte bedeutende numerische Verschiedenheiten gegen jene an der Erdoberfläche aufweisen, mußten die betreffenden Instrumente erst entsprechend ihrem neuen Zwecke vervollkommnet werden.

Wie schon früher erwähnt, handelt es sich bei den wissenschaftlichen Ballonfahrten darum, die einzelnen meteorologischen Grundelemente, wie die Temperatur, den Luftdruck, die Feuchtigkeit und Elektrizitätsmenge etc. auf ihrem Wege durch die Luft genau kennen zu lernen.

Die Werte dieser Größen müssen uns in jedem Zeitteilchen mit möglichster Schärfe bekannt werden. Hierzu bedarf es aber einer Reihe äußerst subtiler Instrumente, welche in vielen Fällen überdies noch selbst registrierend sein müssen. Solche Instrumente gab es früher nicht, sie mußten erst geschaffen werden und sind zum Teile noch zu erfinden. So sehen wir auch hier, wie sehr neue Ideen wieder neuer Mittel zu ihrer Durchführung bedürfen.

Um nicht zu weitläufig zu werden, will ich hier nur kurz die Mittel und Wege anführen, welche man benützt, um gute Temperaturbeobachtungen zu erhalten. Diese sind einerseits notwendig, um die wahre Ballonhöhe (die auch bei sorgfältiger Instrumentenbeobachtung auf kaum mehr als 30 m genau bestimmt werden kann, wie der Münchener Gelehrte, Prof. Sohnke, nachwies) zu ermitteln, anderseits um dieses meteorologische Element selbst genau kennen zu lernen.

Fig. 43. Instrument zum Messen der Temperatur in großen Höhen (Thermophor).

Beim gewöhnlichen Thermometer ist infolge des Nachsinkens die Bestimmung der Wärmezustände sehr schwer. Eine Temperaturdifferenz von 1° wird, wie äußerst sorgfältige Beobachtungen lehrten, etwa binnen einer Minute bis auf 0·2° ausgeglichen. Lange Zeit meinte man mit der freien Aufhängung des gewöhnlichen Thermometers genug getan zu haben, um Werte von wissenschaftlicher Bedeutung zu gewinnen. Nach und nach kam man jedoch zu der Überzeugung, daß ihre Angaben den vielfach wechselnden übrigen Bedingungen nicht entsprechen.

Alle Temperaturbeobachtungen vom Ballon aus haben zwei mächtige Feinde: die Wärmeausstrahlung der Sonne und die nahezu vollkommene Luftruhe, in welcher der Ballon und mit ihm alle Instrumente sich befinden. Dies hatte man früher nicht beachtet. Die Folge davon war die beinahe völlige Wertlosigkeit der damaligen wissenschaftlichen Ballonfahrten.

Fig. 44. Enveloppe meteorologischer Instrumente für Ballons sondés.

Um dies an einem Beispiele zu illustrieren, sei erwähnt, daß der Direktor Rotch des meteorologischen Observatoriums auf dem »Blue Hill« bei Boston in Nordamerika im Jahre 1891 im »American Meteorological Journal« einen diesbezüglichen Bericht über die Angaben des Thermographen von Richard Frères in Paris und des Schleuderthermometers veröffentlichte, welches er bei zwei Ballonfahrten erprobte. Der Thermograph war am Ringe des Ballons aufgehängt und wurde soviel als möglich gegen die Sonne geschützt; das Schleuderthermometer aber wurde möglichst weit außerhalb des Korbes mittels einer Schnur schnell geschwungen. Hierbei ergaben die beiden, stets zu gleicher Zeit abgelesenen Instrumente nachstehende, total verschiedene Daten:

Thermograph:	16·2°,	17·3°,	16·5°,	17·4°,	15·4°,	16·0°,	15·5°
Schleuderthermometer:	11·0°,	10·0°,	9·5°,	9·6°,	10·0°,	10·1°,	8·8°
Differenz:	5·2°,	7·3°,	7·0°,	7·8°,	5·4°,	5·9°,	6·7°

Bedenkt man, daß die verwendeten Instrumente ausgesucht vorzügliche waren, und die Ablesungen genau die gleichen Werte ergeben sollten, und daß die Meteorologen sonst Aufzeichnungen, welche nur um Zehntelgrade voneinander abweichen, als unbrauchbar ausscheiden, so wird man daraus ersehen, wie völlig wertlos die Ablesungen an gewöhnlichen Thermographen im Ballon sind.

Fig. 45. Instrument zum Messen des Luftdruckes in großen Höhen (Barograph).

Auch das Schleuderthermometer, welches von den Amerikanern und Franzosen als Normalthermometer bei ihren Ballonfahrten verwendet wurde, ergibt um 1° bis 3° zu hohe Temperaturen, wie man später nachwies. Die Ursache davon ist folgende:

Der unlenkbare Ballon fliegt in der Luft eingekapselt dahin, besitzt daher genau dieselbe Geschwindigkeit wie der Luftstrom, in welchem er schwebt, und befindet sich im Verhältnis zu der ihn umgebenden Luft in völliger Ruhe. Nun nimmt der Ballon zufolge der Sonnenausstrahlung bedeutende Wärme [*] auf (es wurden im Innern des Ballons selbst Temperaturen bis zu 53° beobachtet), aber nicht nur der Ballon, sondern auch der Korb, die Instrumente und der Beobachter selbst nehmen eine abnorm hohe Eigentemperatur an, welche die den Ballon umgebende Luft erwärmt. Infolgedessen ist diese Luft bedeutend wärmer als diejenige Luftmasse, in welcher der Ballon schwebt und welche beobachtet werden soll.

[*] Diese Wärmezufuhr ist jedoch wieder dem Aëronauten sehr erwünscht, sie dehnt das Gas aus, macht es daher tragfähiger. Man schlug aus diesem Grunde vor, den Ballon schwarz zu färben, damit er möglichst viele Strahlen absorbiere.

Um nun diese schädliche Wärmeausstrahlung tunlichst zu eliminieren, erscheint einerseits künstliche Bewegung der die bestrahlten Körper umgebenden Luft, also ausgiebige Ventilation durchaus notwendig, anderseits hat man die Instrumente außerhalb der direkten Wirkungssphäre des Ballons anzubringen.

Fig. 46. Enveloppe meteorologischer Instrumente für Ballons sondés.

Diese Erkenntnis führte zur dauernden Aspiration der Instrumente im Freiballon durch ein automatisch wirkendes Blasewerk. In weiterer Folge wurden auch die Instrumente an ein 2 ¹/₂ m langes Gestänge außerhalb der Gondel angebracht, was wieder die Notwendigkeit einer Fernrohrablesung mit sich brachte. Um die Konstruktion dieser Aspirationsthermometer machten sich in erster Linie der Berliner Meteorologe Assmann und der Mechaniker Fuess u. a. verdient.

In Paris ist es besonders der ausgezeichnete Mechaniker Richard Frères, welcher der Instrumentenfrage, unterstützt von den hervorragenden dortigen Gelehrten, sein Augenmerk zugewendet hat. Die Figuren 43 und 45 zeigen derartige von Richard Frères stammende Instrumente. Auch in München befaßte man sich erfolgreich mit dieser Frage. So kommt es, daß man in der kurzen Zeit von 10 Jahren schon auf einem ungleich fortgeschritteneren Standpunkte steht als vordem, wo die Erkenntnis, daß alle Beobachtungen mit möglichst gleichmäßig zeigenden Instrumenten zu machen seien, sich noch nicht an allen Orten Bahn gebrochen hatte.

Fig. 47. Originalkurven von den selbstregistrierenden Instrumenten vom 19. September 1897 aufgenommen.

Bei Besprechung der meteorologischen Ballonfahrten dürfen die Verdienste von Hauptmann, jetzt Major Moedebeck, Professor Hergesell und Hauptmann von Sigsfeld nicht unerwähnt bleiben. Es war keine kleine Aufgabe, all die oft widerstrebenden Naturen und benachbarten Nationen zu gemeinsamer Arbeit unter einen Hut zu bringen.

Ist es schwer, Instrumente zu bauen, welche in großen Höhen sicher und schnell funktionieren, so ist es auch keine leichte Aufgabe, diese Instrumente bei ihrer Landung auf der Erde vor Beschädigungen zu bewahren.

Dieser Zweck wird durch entsprechende federnde Aufhängung der Apparate innerhalb eigens für sie gebauter Hüllen, von denen die Figuren 44 und 46 ein Bild geben, erreicht.

Außerdem erhielt aber jeder Ballon noch eine Art Fahne, welche die in verschiedenen Sprachen abgefaßte Aufforderung an den Finder enthält, die Instrumentenkasten uneröffnet an das nächste meteorologische Institut zu senden, von wo ihm eine Belohnung von 20 Mark eingehändigt wird.

Die Figur 47 veranschaulicht die für Meteorologen so wichtige Wärme-Luftdruck- und Feuchtigkeitskurven, wie sie die in einem Ballon am 19. September 1897 hochgenommenen betreffenden Apparate automatisch aufgezeichnet haben. Man sieht, wie bei der oberen und unteren Kurve der Schreibstift für kurze Zeit seine Funktion eingestellt hat und uns also über die dortselbst herrschenden extremen Verhältnisse unorientiert ließ. Ein Fall, der leider öfter als lieb ist, vorkommt.