

i .. =, ei 
a 
DIE NATURWISSENSCHAFTEN 
Herausgegeben von 
Dr. Arnold Berliner una Prof. Dr. August Piitter 

Fünfter Jahrgang. 

Die Struktur des Windes 
Von Privatdozent Dr. R. Seeliger, 
Berlin-Charlottenburg. 
Fiir den naiven Beobachter ist der Wind, die 
Strömung der Luft in der freien Atmosphäre, 
gekennzeichnet durch zwei Bestimmungsstiicke, 
durch seine Geschwindigkeit und seine Richtung, 
und diese beiden sind es denn auch, welche man 
in der gesamten älteren meteorologischen Lite- 
ratur allein erwähnt findet und welche in dem 
Beobachtungsmaterial der zahlreichen Wetter- 
warten aufgezeichnet sind. Erst in neuester Zeit 
ist man darauf aufmerksam geworden, daß die 
Strömung der Luft im Winde in Wirklichkeit ein 
äußerst komplizierter Vorgang ist, der erschöpfend 
erst durch eine Reihe intimerer Eigenschaften be- 
schrieben werden kann: Der Vektor der Wind- 
geschwindigkeit liegt nicht für längere Zeit fest 
im Raum, sondern er schwankt nach Größe und 
Richtung dauernd um Mittelwerte. Diese Schwan- 
kungen nun bezeichnet man heute zusammen- 
fassend .als Struktur oder Textur des Windes, 
wohl auch als Böigkeit, Windunruhe oder Tur- 
bulenz (in englischen Arbeiten als gustiness oder 
internal work, in französischen als irrégularités). 
Man ist zu dieser Erkenntnis, wie gesagt, erst 
verhältnismäßig spät gelangt; während die Wind- 
struktur noch vor etwa 10 Jahren sich nur ge- 
legentlich, gewissermaßen als Kuriosum erwähnt 
findet, ist ihr Studium heute zu einem wichtigen 
und beachtenswerten Kapitel der Aerologie ge- 
worden, dessen Bedeutung namentlich auch für 
die Flugtechnik nicht mehr unterschätzt werden 
kann. Daß es sich nun hier um Vorgänge han- 
delt, deren Untersuchung experimentell wie theo- 
retisch auch dem reinen Physiker eine Reihe 
höchst reizvoller und interessanter Probleme zu 
lösen gibt, möchte ich im Folgenden zeigen und 
zugleich eine kurze Übersicht über das bisher 
Erreichte geben. 
$ 1. Die Beobachtungsmethoden. 
Bei aufmerksamer Beobachtung bemerkt man 
‚bereits ohne besondere Apparate, lediglich durch 
‘eine gefühlsmäßige Abschätzung (etwa durch den 
Winddruck gegen das Gesicht oder durch die 
Gehörwahrnehmungen, welche beim Vorbei- 
streichen des Windes an den Ohrmuscheln ent- 
stehen), die ständigen und rasch aufeinander- 
folgenden Schwankungen der Windgeschwindig- 
keit, und ebenso kann man an jeder guten Wind- 
fahne die dauernden Schwankungen der Wind- 
Nw. 1917. 
21. Dezember 1917. 
Heft 51. 


richtung erkennen. Zu einer über diese bloße 
Konstatierung der Struktur des Windes hinaus- 
gehenden quantitativen Analyse benötigt man nun 
naturgemäß besondere Apparate und zum Teil 
völlig neue Untersuchungsmethoden. Dank dem 
Interesse, welches die Technik an diesen Unter- 
suchungen hat, sind nun bereits eine Anzahl der- 
artiger Apparate (sogenannte Böenschreiber) er- 
sonnen und ausgeführt worden), die auch mehr 
oder minder gut ihren Zweck erfüllen, nämlich 
die Geschwindigkeits- und Richtungsschwankun- 
gen fortlaufend zu registrieren. Das gemeinsame 
allen zugrunde liegende Prinzip ist, den Wind- 
druck auf einen Körper als Funktion der Zeit 
aufzuzeichnen oder genauer, eine Arbeit des 
Winddruckes p zu transformieren in die kine- 
tische Energie T eines bewegten mechanischen 
Systems, nämlich des Schreib- oder Zeigerwerkes, 
welches die Aufzeichnungen bewerkstelligt. Aus 
dieser Sachlage kann man nun bereits ohne im 
einzelnen auf die recht komplizierte und noch 
wenig entwickelte Theorie der Böenschreiber ein- 
gehen zu müssen, gewisse generelle Überlegungen 
ableiten, die zu einer sachlichen Bewertung des 
Beobachtungsmaterials unerläßlich sind. Es han- 
delt sich nämlich wie man ohne weiteres erkennt 
dabei um die Beantwortung der folgenden beiden 
Fragen: 1. in welcher Weise hängt der zur Wir- 
kung kommende Winddruck p ab von der am 
Beobachtungsort herrschenden Windgeschwindig- 
keit v, und 2. in welcher Weise wird der zeit- 
liche Verlauf von p durch die Transformation im 
Apparat verzerrt. Weiß man über diese beiden 
Punkte Bescheid, so kann man aus den erhaltenen 
Aufzeichnungen durch eine mehr oder minder 
komplizierte Reduktion die gesuchten zeitlichen 
Veränderungen von v erhalten. Leider liegen 
nun die Verhältnisse in den meisten Fällen so, 
daß man keine der beiden obigen Fragen in 
Strenge beantworten kann oder daß die genannte 
Reduktion eine für die Praxis zu komplizierte 
Form annehmen würde; andererseits wird man 
aber nicht vergessen dürfen, daß die Erfüllung 
der Forderung, den Vektor v in allen Einzel- 
heiten als Funktion der Zeit kennen zu lernen, 
den idealen und für viele Zwecke nicht einmal 
erstrebenswerten Grenzfall des Erreichbaren dar- 
stellt, und daß sich auch ohnedem bei vorsichtiger 
Interpretation des Beobachtungsmaterials bereits 
recht wertvolle Schlüsse ziehen lassen. 
Die bis jetzt im Gebrauch befindlichen Böen- 
schreiber benutzen nun entweder den Winddruck 
direkt dazu, um materielle Systeme in Bewegung 
zu setzen (als Typ die Oslersche Druckplatte und 
das Robinsonsche Schalenkreuz), oder sie nehmen 
109 
