Nr. 12. 1907. 



Naturwissenschaftliche Rundschau. 



XXII. Jahrg. 149 



sich die Mutationstheorie, die eine plötzliche, sprung- 

 weise erfolgende Entstehung der Arten annimmt, in 

 Übereinstimmung mit der Praxis der Selektion, sowohl 

 auf dem Gebiete der Landwirtschaft wie auf dem des 

 Gartenbaues. G. W. 



C. T. R. Wilson: Über die Messung des Erd-Luft- 

 Stromes und über den Ursprung der atmo- 

 sphärischen Elektrizität. (Proceedings ofthe Cam- 

 bridge Philosophical Society 1906, vol. XIII, p. 363—382.) 



Bei gewöhnlichem schönen Wetter existiert bekannt- 

 lich nahe der Erdoberfläche ein nach abwärts gerichtetes 

 elektrisches Feld, mit anderen Worten die Oberfläche 

 des Bodens ist negativ geladen. Wir wissen ferner, daß 

 die atmosphärische Luft freie Ionen enthält, die sich 

 unter der Wirkung der elektrischen Kraft bewegen 

 müssen, und wenn daher kein anderer kompensierender 

 Vorgang eingreift, muß bei schönem Wetter positive 

 Elektrizität anhaltend aus der Atmosphäre in den Boden 

 fließen. Die Kenntnis der Größe dieses Stromes ist not- 

 wendig für die Beurteilung dar verschiedenen Theorien 

 über die atmosphärische Elektrizität, da dieser Strom 

 die Schnelligkeit mißt , mit der das Feld zerstört wird, 

 oder, wenn es unverändert bleibt, die Schnelligkeit der 

 Neubildung des elektrischen Feldes, welche die Theorie 

 erklären soll. 



Bevor man aber an eine systematische Einrichtung 

 solcher Messungen über einem möglichst großen Teile 

 der Erde herantreten kann, muß eine geeignete Methode 

 für diese Messungen ermittelt werden. Bisher hat man 

 den Poteutialgradienten an einem bestimmten Orte und 

 die Zerstreuung eines geladenen Leiters an gleicher Stelle 

 gemessen; die hierfür verwendeten Apparate, der Elster- 

 Geitelsche Zerstreuungsapparat und die Gerdiensche 

 Verbesserung desselben, geben aber kein Maß für die 

 Gesamtzahl der in der Luft enthaltenen Ionen. Herr 

 Wilson hat einen anderen Apparat angegeben, zu 

 dessen Prüfung eine Reihe von Beobachtungen angeführt 

 werden. 



„Ein isolierter Leiter, der mit einem Elektrometer 

 verbunden ist, befindet sich anfangs unter einem metal- 

 lischen Deckel auf Nullspannung. Die Erdverbindung 

 wird unterbrochen und der Deckel entfernt, so daß der 

 Leiter dem elektrischen Erdfelde ausgesetzt ist. Das 

 Potential des Leiters wird hierdurch erhöht, aber sofort 

 mittels eines Kompensators wieder auf Null zurück- 

 gebracht. Man weiß nun, daß die vom Elektrometer 

 und seinen Verbindungen durch die Verschiebung des 

 Kompensators entfernte Ladung gleich und entgegen- 

 gesetzt ist der des exponierten Teiles des Leiters, wenn 

 er auf Nullspannung gehalten wird. Ist der Kompen- 

 sator geeicht, so messen seine Ablesungen die Ladung 

 des exponierten Leiters beim Potential Null; diese Ladung 

 wird dieselbe sein, wie wenn der Leiter geerdet wäre. 

 Wenn nun mit dem Kompensator der Leiter einige Mi- 

 nuten lang auf der Spannung Null gehalten und der 

 Deckel dann aufgesetzt wird, so gibt die neue Ablesung 

 des Kompensators, wenn er wieder angelegt wird, um 

 die Elektrometerablesung zurück auf Null zu bringen, 

 die Ladung, welche von der Atmosphäre in den Leiter 

 in der betreffenden Zeit eingetreten ist." Diese Methode 

 liefert eine direkte Bestimmung der Ladung des expo- 

 nierten Leiters und des Stromes, der aus der Atmosphäre 

 in ihn eintritt, wenn er sich unter Bedingungen befindet, 

 als wäre er geerdet. Die Herstellung eines bequemen, 

 transportabeln Instrumentes, sowie dessen Verwendung 

 zur Messung der Erd-Luft-Ströme und Potentialgradienten, 

 sowie die Herstellung und Eichung des Kompensators 

 werden eingehend beschrieben. 



Die meisten Messungen der Ladung der Prüfplatte 

 und des Stromes durch dieselbe, wenn sie auf dem 

 Potential Null gehalten wird, wurden auf dem 370m 

 hohen Gipfel des Kamildon Hill in Schottland ausgeführt. 



Die Prüfplatte befand sich entweder 60 cm, oder 90 cm, 

 oder 130 cm über dem Boden. Die Beobachtungen sind 

 teils im Dezember, teils im April angestellt und ihre 

 Ergebnisse in einer Tabelle wiedergegeben, welche die 

 an der Prüfplatte gemessene Ladung, die Zerstreuung 

 derselben pro Minute und das Verhältnis dieser beiden 

 Werte enthält. Bei den unter sehr verschiedenen Um- 

 ständen angestellten Beobachtungen wurde die geringste 

 Zerstreuung (etwa 1% in der Minute) an einem wolken- 

 losen Tage (10. April) bei etwas dickem Nebel gefunden; 

 Werte von etwa 10% pro Minute waren nicht selten; 

 ziemlich hohe Werte von über 5% wurden bei der ein- 

 zigen Nachtbeobachtung, zwischen 11 und 12 Uhr, bei 

 vollkommen klarem , ruhigem Wetter beobachtet. Der 

 mittlere Wert des Zerstreuungsfaktors ist nach diesen 

 Beobachtungen 5,6% pro Minute. 



Man könnte gegen diese Beobachtungen den Einwand 

 erheben, daß die bei diesen Messungen gefundene Zer- 

 streuungskonstante schwerlich zur Berechnung des wirk- 

 lichen Erd-Luft-Stromes verwendet werden könne, weil das 

 Material der Erdoberfläche doch ein ganz anderes ist als 

 das der Prüfplatte. Dieser Einwand konnte aber leicht 

 widerlegt werden, indem man auf die Platte des Apparates 

 einen beliebigen Leiter legen und die Messung, wie ohne 

 den Leiter, ausführen konnte. Verf. bedeckte z. B. die 

 Platte mit einer Torfschicht und fand die Ladung zwar 

 bedeutend vergrößert, aber der Strom war in gleichem 

 Verhältnis gewachsen, so daß der Zerstreuungsfaktor in 

 beiden Fällen ungefähr gleich war. Weiter wurde eine 

 Reihe von Messungen ausgeführt, während eine wach- 

 sende Pflanze auf der Platte sich befand; dabei erhielt 

 man eine etwa 20 mal so große Ladung auf der Pflanze 

 als auf der Platte ohne Pflanze; gleichwohl war der Zer- 

 streuungsfaktor für die Pflanze nicht verschieden von 

 dem der Platte. Eine größere Anzahl von Vergleichen 

 muß jedoch ausgeführt werden, bevor dieser Punkt 

 sicher entschieden werden kann. 



Mit dem in dieser Arbeit beschriebenen Verfahren 

 läßt sich unter geringer Änderung der Versuchsbedin- 

 gungen jene ganze Klasse von Theorien über den Ursprung 

 der atmosphärischen Elektrizität, welche annehmen, daß 

 das elektrische Feld in den Schönwettergebieten unter- 

 halten und erneuert wird durch die Wirkung der Luft 

 auf die geerdeten Körper, einer experimentellen Prüfung 

 unterziehen. Untersucht man nämlich die Ladung der 

 Platte oder eines auf ihr stehenden Körpers, während 

 das Potential auf Null gehalten wird, in einer bestimmten 

 Zeit und mißt sie dann unter dem Schutz eines Baumes, 

 so müßte das elektrische Feld und die Ladung fast ver- 

 schwinden. Die Versuche ergaben jedoch, daß dies nicht 

 der Fall ist. 



Herr Wilson fügt seiner Abhandlung eine Note 

 über den Ursprung der atmosphärischen Elektrizität bei, 

 in welcher er eine früher (1903) geäußerte Ansicht modi- 

 fiziert. Er hatte die sog. „Kondensationstheorie" der 

 atmosphärischen Elektrizität diskutiert, nach welcher 

 das elektrische Feld in Schönwettergebieten erklärt wird 

 durch die Wirkung der Niederschläge in den Gebieten 

 nassen Wetters; die hier stark geladene Luft wird in 

 den oberen Schichten durch Konvektion nach den Ge- 

 bieten klaren Wetters geführt. Dabei hatte er ausgeführt, 

 daß diese Erklärung nicht ausreichend sein könne, da 

 bei diesem Transport der geladenen Luft der größte 

 Teil der positiven Ladung verloren gehen würde. Er 

 sah sich infolgedessen genötigt, eine kosmische Quelle 

 für die Erhaltung der Erdladung anzunehmen, und zwar 

 negativ geladene Partikel von großem Durchdringungs- 

 vermögen, welche die Atmosphäre durchwandern und 

 von der Erde absorbiert werden. Jetzt modifiziert Herr 

 Wilson seine Ansicht dahin, daß er, gestützt auf die 

 nachgewiesene elektrische Leitfähigkeit der Luft, die 

 Übertragung der Ladung aus den Gebieten der Nieder- 

 schläge in die des klaren Wetters der Leitung der Luft 

 in den höheren Schichten überträgt. Und wenn es auch 



