Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem Gresamtgetoete der Naturwissenschaften. 



XXL Jahrg. 



3. Mai 1906. 



Nr. 18. 



Über die spontane Ionisierung der Luft 

 und anderer Gase. 



Von Prof. H. Geitel (Wolfenbüttel). 

 (Vorgetragen in der Sitzung der Deutschen Physikalischen Ge- 

 sellschaft am 26. Januar 1906 '). 



I. 



Der Vorstand der Deutschen Physikalischen Ge- 

 sellschaft hatte den Wunsch nach einem zusammen- 

 fassenden Berichte über gemeinschaftlich von 

 Elster und mir ausgeführte Untersuchungen ge- 

 äußert. Indem ich seiner freundlichen Aufforderung 

 nachkomme, möchte ich die Aufgabe dahin ver- 

 allgemeinern, daß ich einen Gegenstand behandle, 

 mit dem eine Reihe unserer Arbeiten aufs engste zu- 

 sammenhängt , der aber zugleich sowohl eines der 

 ältesten Probleme elektrischer Experirnentalunter- 

 suchungen darstellt, wie auch zu dem jüngsten 

 Forschungsgebiete der Physik, der Radioaktivität, in 

 naher Beziehung steht. 



Es ist dies die sogenannte spontane Ionisierung 

 der Luft und anderer Gase, die sich in einem zwar 

 äußerst schwachen, aber sicher nachweisbaren 

 Leitungsvermögen äußert. 



Hier in Berlin sind gewisse wichtige Seiten dieser 

 Erscheinung aufgedeckt , neuerdings wird am inten- 

 sivsten an ihrer Erforschung in Cambridge unter 

 der Leitung von J. J. Thomson gearbeitet. Man 

 muß sagen, daß trotz der erzielten wertvollen Erfolge 

 diese Bemühungen noch nicht zu einer völlig klaren 

 Einsicht in ihr Wesen geführt haben. Es verlohnt 

 sich daher, auch das Interesse deutscher Physiker 

 wieder auf diesen Gegenstand zu lenken 2 ). 



Einige Vorbemerkungen geschichtlicher Art sind 

 zur schnellen Einführung am geeignetsten. 



Die erste exakte Kenntnis von dem elektrischen 

 Leitvermögen der natürlichen Luft oder, wie mau 

 sagte, von der Elektrizitätszerstreuung in der Luft, 

 geht zurück auf das Jahr 1785, in dem Coulomb 

 seine grundlegenden Messungen betreffend die elek- 

 trostatischen Fernkräfte veröffentlichte. Bei diesen 

 Arbeiten machte sich in der störendsten Weise die 



l ) Der zweite Teil des Vortrages ist in den Berichten 

 der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, Jahrg. VIII, 

 Heft 3, S. 23—38 abgedruckt. 



! ) Vor l 1 /, Jahren habe ich eben zu diesem Zwecke 

 einen Bericht über den Stand der Frage in dem Jahr- 

 buche der Radioaktivität und Elektronik gegeben; es liegt 

 in der Natur der Sache, daß ein Teil der folgenden Aus- 

 führungen sich mit den damaligen decken wird. 



Unmöglichkeit bemerklich, einen statisch geladenen 

 Körper in Luft vollständig zu isolieren. Es entging 

 Coulomb nicht, daß der beobachtete Elektrizitäts- 

 verlust bei genügender Vorsicht im wesentlichen 

 durch die Berührung mit der Luft erfolgte; leicht 

 konnte er nachweisen, daß es für die Größe des Ver- 

 lustes kaum einen Unterschied machte, ob er den 

 Versuchskörper mit einem oder mehreren Stäbchen 

 trockenen Schellacks berührte, wie es doch hätte der 

 Fall sein müssen, wenn etwa eine Oberflächen- oder 

 körperliche Leitung durch den Schellack die Ur- 

 sache wäre. 



Messungen an der Drehwage führten ihn zu dem 

 Ergebnis, daß die auf einem isolierten Leiter vor- 

 handene freie Elektrizitätsmenge nach einer Expo- 

 nentialfunktion der Zeit abnimmt. Setzen wir, was ja 

 bei konstanter Kapazität des Versuchskörpers erlaubt 

 ist, an Stelleder Elektrizitätsmenge deren Potential (F), 

 so lautet die Coulombsche Formel für die Elektrizi- 

 tätszerstreuung V = V e~ at « bedeutet hierin den 

 Zerstreuungskoeffizienten , das angeblich konstante 

 Verhältnis der auf die Zeiteinheit bezogenen Potential- 

 abnahme zu dem augenblicklich vorhandenen Potential, 

 t die Zeit, in jener Einheit gemessen. 



Das Gesetz ist schon an und für sich und vollends 

 durch seine Ähnlichkeit mit dem Newton sehen für 

 die Temperaturabnahme eines erhitzten Körpers so 

 plausibel, daß es fast als selbstverständlich betrachtet 

 worden ist. Auch Coulomb wird unter diesem Ein- 

 drucke gestanden haben und dadurch vielleicht ver- 

 anlaßt sein, sich mit einer annähernden Bestätigung 

 der Formel durch den Versuch zu begnügen. Man 

 darf nämlich behaupten, daß sie für die Messungen 

 Coulombs in dem Gehäuse der Dreh wage nicht 

 genau gültig gewesen sein kann. Nur der Elektrizi- 

 tätsverlust eines geladenen Körpers im freien Luft- 

 raum , in dem die Kraftlinien ins Unendliche ver- 

 laufen, wird durch ein Exponentialgesetz richtig dar- 

 gestellt J ). Auch nach einer anderen Seite hin hat 

 Coulomb das Wesen des Zerstreuungsvorganges ver- 

 kannt, und zwar auch hier wieder unter dem Ein- 

 flüsse eines anscheinend höchst plausibeln Gedankens. 



Der Zerstreuungskoeffizient sollte nach ihm mit 

 wachsendem Wassergehalt der Luft zunehmen, der- 

 art, daß er dem Cubus des Dampfdruckes proportio- 



') H. Ebert, Terr.Magn. and Atmospheric Electricity 

 6, 101, 1901. Experimentelle Bestätigung durch H.Sche- 

 ring, Diss. Göttingen 1904. 



