Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortscnritte auf dem (xesamtgettete der Naturwissenschaften. 



XIX, Jahrg. 



28. Januar 1904. 



Nr. 4. 



George C. Simpson: Über Ladung durch Ionen- 

 absorption und ihre Bedeutung für die 

 stetige negative Ladung der Erde. (Philo- 

 sophical Magazine 1903, ser. 6, vol. VI, p. 589—598.) 

 Die dauernde negative Ladung der Erdoberfläche 

 wird jetzt fast allgemein nach der Theorie von 

 Elster und Geitel, welche der letztere in seinem 

 Vortrage auf der Hamburger Naturforscherversamm- 

 lung l ) ausführlich entwickelt hat, auf die Ladung der 

 Erdoberfläche durch die Absorption von Ionen aus 

 der umgebenden Atmosphäre zurückgeführt. Wie 

 nach Zelenys Versuchen (Rdsch. 1898, XIII, 604) 

 isolierte Leiter in durch X-Strahlen ionisierter Luft 

 sich negativ laden wegen der größeren Geschwindig- 

 keit der negativen IoDen , bis infolge dieser Ladung 

 die positiven Ionen beschleunigt und die negativen 

 verlangsamt werden, beide also in gleicher Zahl an- 

 langen, ebenso müsse die Erde sich laden, da die 

 Atmosphäre gleichfalls ionisiert ist und die sich 

 schneller bewegenden negativen Ionen die Erdober- 

 fläche so lange negativ laden, bis die Ladung so 

 groß geworden, daß positive und negative Ionen in 

 gleicher Zahl zur Erde gelangen. Geitel selbst 

 hatte bereits in seinem Vortrage auf den schwachen 

 Punkt dieser Theorie hingewiesen, die sich auf einen 

 Versuch stützt, der bei der Wiederholung durch Vil- 

 lari (Rdsch. 1900, XV, 307, 380, 635) ein anderes Re- 

 sultat ergeben hatte. Die Wichtigkeit der Frage nach 

 dem Ursprung der negativen Ladung der Erde ver- 

 anlaßte Herrn Simpson, im Göttinger geophysika- 

 lischen Institut einige Versuche darüber anzustellen, ob 

 und in welchem Grade ein Leiter durch Ionenabsorp- 

 tion geladen werden kann. 



Über das Phänomen lag zunächst die erwähnte 

 Erfahrung von Zeleny vor, daß durch X- Strahlen 

 ionisierte Luft beim Durchleiten durch eine Röhre 

 Metalle, über welche sie strich, negativ lud, und er 

 hatte aus diesem und anderen Versuchen geschlossen, 

 daß die negativen Ionen in einem elektrischen Felde 

 sich durch die neutralen Molekeln schneller bewegen 

 als die positiven. Villari hingegen hatte gefunden, 

 daß Metalle in einem Strome ionisierter Luft ent- 

 weder positiv oder negativ geladen werden, je nach- 

 dem die Luft sich stärker oder schwächer mit ihnen 

 reibt. Herr Simpson konnte diesen Widerspruch 



2 ) Geitel: „Über die Anwendung der Lehre von den 

 Gasionen auf die Erscheinungen der atmosphärischen Elek- 

 trizität". Braunschweig 1901. Rdsch. 1902, XVII, 133. 



aufklären: Aus einem Kasten, in dem die Luft durch 

 Röntgenstrahlen ionisiert werden konnte, wurde sie 

 durch eine 40cm lange Röhre geleitet, welche aus 

 vier Stücken bestand; am Kasten war eine 10cm 

 lange Glasröhre, dann folgte ein Metallrohr von 5 cm, 

 sodann ein Glasrohr von 20 cm und schließlich wie- 

 der ein Metallrohr von 5 cm. Hierbei wurde das 

 dem Kasten nächste Metallrohr negativ, das am fer- 

 neren Ende gelegene positiv geladen. Dies stimmt 

 mit Zelenys Beobachtung, daß zuerst die schneller 

 bewegten negativen Ionen wirksam werden; es 

 stimmt aber auch mit Villaris Resultat. Dieser 

 hatte nämlich bei seinen Versuchen Glasröhren mit 

 Metallfeilicht oder -Streifen loser oder dichter gefüllt 

 und hatte gefunden, daß das lose Metall negativ, das 

 dicht gepackte positiv gel.iden wird. Hierbei ist aber 

 nicht die Reibung maßgebend, wie Villari meinte, 

 sondern die Verzögerung des Luftstromes durch das 

 fest gepackte Metall, wie Herr Simpson durch einen 

 direkten Versuch zeigen konnte. 



Weiter ging Herr Simpson an die direkte expe- 

 rimentelle Prüfung der von Townsend bei der Dis- 

 kussion dieser Erscheinung eingeführten Vorstellung, 

 daß die positiven und negativen Ionen sich wie zwei 

 besondere, mit dem nichtionisierten Gase gemischte 

 Gase verhalten, welche eine verschiedene Diffusions- 

 gescb windigkeit besitzen. Ein Kasten, aus dem Wii bei- 

 ringe ausgestoßen werden konnten, stand über einer 

 Röntgenröhre, die gegen die Zimmerluft abgeschirmt 

 war; man konnte so Wirbelringe ionisierter Luft in 

 die nicht ionisierte Luft des Zimmers entsenden, die 

 dann in mit einem Elektrometer verbundenen Metall- 

 gazekasten aufgefangen wurden. War der auffan- 

 gende Kasten 20 cm von der Öffnung entfernt, dann 

 zeigten die Ringe keine Ladung; bei geringerem 

 Abstand von der Öffnung ergaben sie eine deutliche 

 positive Ladung. Während die ionisierten Ringe 20 cm 

 zurücklegten, waren alle Ionen in die nicht ionisierte 

 Luft diffundiert; vorher aber waren nur die nega- 

 tiven Ionen wegdiffundiert, die positiven waren noch 

 zugegen. Hierdurch ist also erwiesen, daß die nega- 

 tiven Ionen einen größeren Diffusionskoelfizienten 

 haben als die positiven. Waren die Ringe durch 

 Rauch sichtbar gemacht, so zeigten sie in dem Gaze- 

 kasten eine negative Ladung statt einer positiven, 

 weil, vie Verf. ausführt, die negativen Ladungen von 

 den Kohleteilchen absorbiert werden. 



In diesen und ähnlichen Versuchen wurde also 



