


















Der Bau der Atmosphäre und dessen 
Erklärung durch R. Emden. 
Von Prof. Dr. M. P. Rudzki, Krakau, 
Direktor der Universitiits-Sternwarte. 
IK Dank den unbemannten, mit selbstregistrieren- 
den Instrumenten ausgerüsteten Pilotballonen 
_ verfügen wir jetzt über meteorologische Daten aus 
| Hohen (bis 30 km und dariiber), die noch vor 
wenigen Jahren der Beobachtung ganz unzugäng- 
- lieh waren. Unter dem Eindruck dieser Daten 
haben sich unsere Vorstellungen vom Bau der 
| Atmosphäre radikal geändert. Während man noch 
zu Anfang dieses Jahrhunderts die Atmosphäre 
| für ein einstöckiges Gebilde hielt, wissen wir jetzt, 
_ daß wenigstens zwei Etagen zu unterscheiden 
| sind. Die Grenze zwischen dem unteren Stock, 
der ,,Troposphire“ und dem oberen, der ,,Strato- 
_ sphire“!) wechselt mit der Jahreszeit: sie steigt 
im Sommer herauf und fällt im Winter herunter, 
sie liegt höher über Antizyklonen als über 
Zyklonen?); aber durchschnittlich befindet sie 
sich über Mitteleuropa in 11 km Höhe, dagegen 
bedeutend höher (über 15 km) in der äquatorialen 
Zone. — In der ,,Troposphire“ herrschen, beson- 
ders zur Tageszeit, vertikale Strömungen; hier 
wird in aufsteigenden Strömen der Wasserdampf 
kondensiert, hier bilden sich Wolken, hier regnet’s, 
ie schneit’s usw., während in der „Stratosphäre“ ver- 
 tikale Strömungen entweder ganz fehlen, oder 
sehr schwach sind. Ferner bilden sich in der 
| „Stratosphäre‘“ keine Niederschläge, keine Wolken 
mit Ausnahme der, übrigens seltenen, rätselhaften 
„leuchtenden“ Wolken. 
Ebenso schroff ist der Gegensatz der Tempe- 
raturverhältnisse. Zwar werden Temperaturinver- 
i cntet, doch ist Temperaturabnahme mit wach- 
sender Höhe die Regel. Demgegenüber beobach- 
tet man in der Stratosphäre ein langsames 
| Wachsen der Temperatur mit wachsender Höhe 
| so, daß die Grenze zwischen der Tropo- und der 
 Stratosphäre durch ein Temperaturminimum 
_ gekennzeichnet ist. 
I" Wie kann sich dieses Minimum erhalten? 
Warum wird es nicht durch Wärmezufluß von 
oben oder unten ausgeglichen ? 
Es fehlte nicht an Versuchen, eine Antwort 
, 1) Diese, von Teisserenc de Bort vorgeschlagenen 
| Namen haben sich schon in der Meteorologie einge- 
biirgert. 
2) Nach A. Schmauß (Beitr. zur Physik der freien 
_Atmosphiire, VI. Bd. [1914], S. 153—164) wird die 
Grenze zwischen ,,Tropo-“ und „Stratosphäre“ häufig 
von großen Wellen durchzogen. 
Nw. 1914 
Zweiter Jahrgang. 5. Juni 1914. 
DIE NATURWISSENSCHAFTEN 
Herausgegeben von 
Dr. Arnold Berliner una Prof. Dr. August Pütter 
Heft 23. 
auf diese Frage zu geben, aber erst R. Emden!) 
ist es geglückt, mit Zuhilfenahme gewisser For- 
meln von K. Schwarzschild, welche sich auf die 
Strahlungsvorgänge beziehen, die richtige Lösung 
zu finden. 
Emden betrachtet einen idealen, sehr einfachen 
Fall. Der Druck, die Temperatur sind stationär 
und hängen nur von der Höhe über dem Meeres- 
spiegel ab; der Wechsel von Tag und Nacht, die 
Aufeinanderfolge der Jahreszeiten werden außer 
acht gelassen; ein stetiger, ununterbrochener 
Strom der strahlenden Sonnenwärme kommt ver- 
tikal von oben herab; ein ebenfalls vertikaler, 
‘stetiger Strom der strahlenden Erdwärme kommt 
ihm entgegen von unten herauf. Sowohl die Son- 
nen- wie die Erdwärme werden von der Luft teils 
durchgelassen, teils absorbiert und wieder ausge- 
strahlt. Die Ausstrahlung und die Absorption 
müssen einer Bedingung genügen: sie müssen 
überall einander die Wage halten; sonst würde 
die Annahme, daß die Temperaturen stationär 
sind, nicht erfüllt sein können. Zuerst nimmt 
Emden an, daß die Strahlung „grau“ ist. Damit 
will er sagen, daß sowohl die Sonnen- wie die Erd- 
strahlen ohne Rücksicht auf die Wellenlänge von 
der Luft gleich absorbiert und — natürlich — 
gleich ausgestrahlt werden. Wohlverstanden 
widerspricht diese Hypothese der Wirklichkeit, 
doch lohnt es sich, zu sehen, zu welchen 
Schlüssen sie führt. Es zeigt sich, daß die 
Atmosphäre sich in einem isothermen Zustand 
befinden muß, und zwar muß sowohl die Luft in 
allen Höhen, wie die Erdoberfläche dieselbe Tem- 
peratur von — 19°C. besitzen, ‚welche einem 
„vollkommen schwarzen“, ebensoviel Wärme wie 
die Erde ausstrahlenden Körper zukommt. Dal 
ein derartiger Zustand, der übrigens mechanisch 
stabil wäre, auch nicht im entferntesten an die 
wirklichen Zustände erinnert, braucht nicht erst 
hervorgehoben zu werden. 
Von der naturwidrigen Hypothese der 
„grauen“ Strahlung geht nun Emden zur Hypo- 
these der „farbigen“ Strahlung über: er setzt der 
Wirklichkeit gemäß voraus, daß die Luft Strahlen 
verschiedener Wellenlänge verschieden absorbiert 
und ausstrahlt. Doch indem die Darstellung der 
Naturverhältnisse in all ihrer Mannigfaltigkeit zu 
eroßen analytischen Schwierigkeiten Anlaß gibt, 
entscheidet er sich zur vereinfachenden Annahme, 
daß die gesamte Sonnenstrahlung aus Strahlen 
einer einzigen und die gesamte Erdstrahlung aus 

=) Über Strahlungsgleichgewicht und atmosphäri- 
sche Strahlung. Sitzb. der Kgl. Bayr. Akad. der Wiss., 
math.-phys. Klasse, Jahrg. 1913, S. 55—143. 

70 
