Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem G-esamtgetoete der Naturwissenschaften. 



XXVI. Jahrg. 



17. August 1911. 



Nr. 33. 



Über die Absorption ultraroter Strahlung 



durch Gase. 



Von Dr. G. Hertz. 



(Originalmitteilung.) 



Für die Absorption strahlender Energie durch 

 Flüssigkeiten gilt bekanntlich das Beer sehe Gesetz, 

 welches aussagt, daß die Absorption nur von der im 

 Strahlengang vorhandenen Menge der absorbierenden 

 Substanz abhängig ist, daß es also bei absorbierenden 

 Lösungen nur auf das Produkt aus Schichtdicke und 

 Konzentration ankommt. Die Frage, ob auch für die 

 Absorption in Gasen das Be ersehe Gesetz gültig ist, 

 ist durch die bekannte Theorie von Arrhenius 1 ) 

 über die Entstehung der Eiszeiten interessant ge- 

 worden. Diese Theorie erblickt in der Absorption 

 ultraroter Strahlung durch die in der Atmosphäre 

 enthaltenen Kohlensäure- und Wasserdampf mengen den 

 maßgebenden Faktor für die Gestaltung des Klimas 

 auf der Erde. Die Sonne strahlt als Körper von sehr 

 hoher Temperatur (rund 6000° absolut) ihre Energie 

 der Erde hauptsächlich in Form von kurzen Wellen 

 zu. Das Energiemaximum liegt bei etwa 0,5 ft, also im 

 Gelben. Die Erde dagegen, deren absolute Tempe- 

 ratur nur 293° beträgt, strahlt ausschließlich in 

 Form ultraroter Strahlung (Maximum bei 10 ft). 

 Während nun die kurzwellige Sonnenstrahlung fast 

 ungeschwächt durch die Atmosphäre hindurchgeht, 

 wird von der langwelligen Wärmestrahlung der Erde 

 ein beträchtlicher Teil in der Atmosphäre absorbiert. 

 Sowohl der Wasserdampf als auch die Kohlensäure 

 besitzen nämlich im Ultraroten einige sehr starke 

 Absorptionsbanden. Der Gedankengang der Arrhe- 

 niusschen Theorie ist nun folgender: Wird aus irgend 

 einem Grunde, etwa durch große vulkanische Erup- 

 tionen, der Kohlensäuregehalt der Atmosphäre ver- 

 mehrt, so tritt vermehrte Absorption der Wärmestrah- 

 lung der Erde in der Atmosphäre ein, und damit 

 steigt die Temperatur der Atmosphäre. Eine Ver- 

 minderung des Kohlensäuregehalts der Atmosphäre, 

 etwa durch die Tätigkeit der Pflanzen oder die Ver- 

 witterung der Gesteine, wird umgekehrt eine Abküh- 

 lung zur Folge haben. Insbesondere will Arrhenius 

 hierdurch die großen Änderungen des Klimas er- 

 klären, die das Entstehen und Verschwinden der Ver- 

 gletscherung ganzer Kontinente bewirkt haben, also 

 die Eiszeiten. 



') Vgl. Naturw. Rdsch. 1896, XI, 325. 



Zur Beurteilung der Frage, ob diese Theorie tat- 

 sächlich genügt, um die großen Kliuiaänderungen zu 

 erklären, mußte man vor allem Aufschluß darüber 

 erhalten, wie die Absorption ultraroter Strahlung 

 durch Gase vom Druck und Partialdruck des Gases 

 abhängt. Die Laboratoriumsversuche über diese Ab- 

 sorption müssen notwendigerweise mit Gasen von 

 geringer Schichtdicke und verhältnismäßig hohem 

 Partialdruck (unter Partialdruck eines Gases in einem 

 Gasgemisch versteht man bekanntlich den Druck, den 

 das betreffende Gas haben würde, wenn es das 

 Volumen des Gemisches allein ausfüllte) angestellt 

 werden, während es sich bei der Absorption der 

 Wärmestrahlung in der Atmosphäre um außerordent- 

 lich große Schichtdicken und absorbierende Gase von 

 sehr geringem Partialdruck handelt, Arrhenius hat 

 seinerzeit das Beer sehe Gesetz für die Absorption in 

 Gasen als gültig vorausgesetzt. 



Daß diese Annahme jedoch keineswegs berechtigt 

 war, zeigten zuerst Messungen von Angström 1 )- Er 

 setzte zwei Absorptionsrohre, ein kurzes und ein langes, 

 hintereinander. Zunächst bestimmte er die Absorption, 

 während das kurze Rohr mit Kohlensäure von einem 

 bestimmten Druck gefüllt war, das längere dagegen 

 leer. Dann ließ er die Kohlensäure sich auf beide 

 Rohre ausbreiten, so daß das Produkt aus Schichidicke 

 und Partialdruck dasselbe blieb. Wenn das Beersche 

 Gesetz auch für die Absorption in Gasen gültig wäre, 

 hätte sich in diesem Falle dieselbe Absorption ergeben 

 müssen wie zu Anfang. In Wirklichkeit aber zeigte 

 sich eine bedeutende Abnahme der Absorption. Fügte 

 er aber zum Schluß eine solche Menge eines in- 

 differenten, selbst nicht absorbierenden Gases (Luft 

 oder Wasserstoff) hinzu, daß der Gesamtdruck 

 wieder auf den Wert stieg, den die Kohlensäure am 

 Anfang der Versuchsreihe allein im kurzen Rohr ge- 

 habt hatte, so erhielt er für die Absorption auch 

 wieder denselben Wert wie zu Anfang. Durch spektro- 

 metrische Messungen zeigte er, daß nur quantitative, 

 aber keine qualitativen Änderungen der Absorption 

 vorliegen. Unter qualitativen Änderungen der Ab- 

 sorption sind dabei solche verstanden, bei denen die 

 Absorptionskurve ihre Form ändert, also zum Beispiel 

 Verschiebungen des Maximums der Absorption nach 

 längeren oder kürzeren Wellen. Er schloß aus diesen 

 Versuchen, daß für die Absorption außer dem Produkt 



l ) S. Naturw. Rdsch. 1902, XVII, 10; 1908, XXIII, 642. 



