Ist das Schälchen wasserleer, so steht der Zeiger D auf dem Nullstrich der
Skala; wird es aber durch eingegossenes
Wasser
belastet, so wird der Zeiger auf der
Skala gehoben. Bei der
Beobachtung wird die
Schale C mit
Wasser gefüllt, auf den
Stift B
der
Wage
[* 2] gesetzt und der
Stand des Zeigers
D amGradbogen G notiert, hierauf von der
Wage abgenommen und nach
Verlauf der Beobachtungsperiode (24
Stunden) wieder auf die
Wage gesetzt und die neue
Lage des Zeigers bestimmt. Die
Differenz
der beiden Ablesungen gibt je nach der
Natur der
Teilung entweder das
Gewicht des verdunsteten
Wassers oder seine
Höhe in
Millimetern an. Die ganze Wägevorrichtung ist in einem Kästchen E eingeschlossen, in dessen unterm
Fach ein Schälchen
mit
Chlorcalcium F aufgestellt ist, um die
Luft im Innern desselben trocken zu halten und die Metallteile des
Instruments vor
Oxydation zu schützen.
Als
Resultat der bisher angestellten Verdunstungsbeobachtungen ergibt sich, daß dieselben wegen des
Einflusses, den die
Temperatur und die Luftbewegung ausüben, nur in ungenügender
Weise die Verhältnisse der
Verdunstung wiedergeben,
wie sie in der
Natur stattfindet. Dazu sind nur größere Verdunstungsbassins oder allenfalls
Verdunstungsmesser geeignet,
bei welchen das eigentliche Verdunstungsgefäß in ein größeres, mit
Wasser gefülltes eingesenkt ist.
(Dunsthülle,Dunstkreis,
Luftkreis), die einen
Körper umgebende gasförmige
Hülle, insbesondere die Lufthülle,
welche unsre
Erde umgibt und auf ihrer
Bahn durch den Himmelsraum begleitet. Ob die übrigen
Planeten
[* 3] sowie die
Sonne
[* 4] und der
Mond
[* 5] eine ähnliche Atmosphäre besitzen wie die
Erde, ist lange zweifelhaft geblieben; doch kann man annehmen,
daß die meisten dieser
Gestirne eine Atmosphäre haben. Auf das Vorhandensein einer Sonnenatmosphäre deuten das
Zodiakallicht
[* 6] (s. d.)
und die bei totalen Sonnenfinsternissen beobachtete Korona nebst den
Protuberanzen, von denen die letztern in neuester Zeit
auch sonst der
Beobachtung zugänglich gemacht sind.
Der
Mond besitzt keine Atmosphäre oder eine von ganz unbedeutender
Höhe. Das Gasgemenge, aus welchem die der
Erde
besteht, nennt man
Luft. Diese hat, wie alle
Gase,
[* 7] das Bestreben, sich möglichst auszudehnen, und ihre Teilchen würden sich
im Weltraum zerstreuen, wenn sie nicht der Anziehungskraft der
Erde unterlägen. Die Atmosphäre hat, wie die
Erde selbst, die
Gestalt einer
Kugel, welche infolge der Erdrotation, an der die Atmosphäre teilnimmt, an den
Polen abgeplattet ist. Zu dieser
Abplattung
trägt außerdem die verschiedene
Temperatur der Erdoberfläche bei, indem sich die
Luft wegen der stärkern Erwärmung am
Äquator ausdehnt und wegen der stärkern Abkühlung an den
Polen zusammenzieht.
DieAbplattung der Atmosphäre ist stärker als die der
Erde, für welche aus den
Gradmessungen 1/289,1 gefunden
ist, kann aber nicht durch eine bestimmte Zahl angegeben werden. Um die
Höhe der Atmosphäre zu ermitteln, hat man drei verschiedene
Methoden angewandt, indem man die Dauer der Abenddämmerung, die Abnahme des atmosphärischen
Luftdrucks mit
zunehmender
Höhe oder das
Verhältnis zwischen der
Elastizität der
Luft, der
Schwerkraft und der
Zentrifugalkraft
[* 8] wegen der Achsendrehung
der
Erde zum Ausgangspunkt nahm.
Aus der
Erscheinung der
Dämmerung, die zuerst Alhazen, später
Kepler, de la Hire und
Lambert und in neuester Zeit Behrmann
dazu benutzt haben, um die
Höhe der Atmosphäre abzuleiten, ergibt sich dieselbe, wenigstens soweit sie eine lichtreflektierende
Kraft
[* 9] besitzt, zu 8-10 geogr.
Meilen. Die Anwendung der Elastizitätsgesetze auf die Atmosphäre führt zu einer stetigen Abnahme der
Dichtigkeit der
Luft, welche erst da aufhören wird, wo sich die
Schwerkraft der
Erde mit der
Zentrifugalkraft das
Gleichgewicht
[* 10] hält.
Diese Betrachtungen, welche zuerst von
Halley, später von
Mariotte, de
Luc und endlich von
Laplace durchgeführt
sind, geben für die
Höhe der Atmosphäre ein viel größeres
Resultat als das aus den Dämmerungserscheinungen abgeleitete. Aus der
Annahme, daß die
Dichtigkeit in den obern
Schichten der Atmosphäre nach demselben
Gesetz abnimmt wie in den untern,
folgt jedoch, daß, was von
Luft über 10-12 geogr.
Meilen hinausgeht, ein verschwindend kleiner Bruchteil der übrigen Atmosphäre ist
und man deshalb für gewöhnlich annehmen kann, daß die Atmosphäre eine
Höhe von 10-12 geogr.
Meilen habe.
Daß aber die Atmosphäre, wenn auch in sehr verdünntem Zustand, eine sehr viel größere
Höhe besitzen muß,
geht schon daraus hervor, daß die aus dem Weltraum stammenden
Sternschnuppen, welche sich erst in unsrer Atmosphäre entzünden, oft
in einer
Höhe von 34
Meilen über der
Erde beobachtet sind. Ebenso deuten die
Erscheinungen des
Polarlichts (s. d.) darauf hin,
daß die Atmosphäre bedeutend höher als 10 geogr.
Meilen sein muß. Auch aus den theoretischen Untersuchungen
von Kerber, welcher die Atmosphäre als ein optisches
System brechender
Medien betrachtet, ergibt sich die
Höhe der Atmosphäre über 25 geogr.
Meilen.
Stellt man ein an einem Ende verschlossenes, mit
Quecksilber gefülltes
Rohr mit dem offenen Ende nach unten in ein
Gefäß
[* 12] mit
Quecksilber, so wird aus dem
Rohr, wenn es kürzer als 76
cm ist, nichts ausfließen, weil der
Druck
der
Luft auf dem
Quecksilber lastet und dieser größer ist als der Gegendruck, den das im
Rohr befindliche
Quecksilber ausübt.
Ist dagegen das
Rohr länger als 76
cm, so drückt die in ihm befindliche Quecksilbersäule stärker als die
Luft, und es wird
so viel
Quecksilber ausfließen, bis die
Säule im
Rohr auf ihre Unterlage genau so stark drückt wie die
Luft auf die Oberfläche des
Quecksilbers in dem offenen
Gefäß. Ein
Instrument, bei welchem dem äußern
Luftdruck durch die
in einem Glasrohr befindliche Quecksilbersäule das
Gleichgewicht gehalten wird, ist das
Barometer
[* 13] (s. d.). Da der
mittlere Barometerstand am Meeresspiegel 760
mm beträgt, so hat man
¶
mehr
eine Quecksilbersäule von 760 mm (nahe 28 Zoll) als Repräsentanten des Atmosphärendrucks angenommen. Der Druck der der auf 1 qcm
lastet, ist mithin gleich dem Druck von 76 ccmQuecksilber oder 1034 g (d. h. etwa 14,1 Pfd.
auf 1 preuß. QZoll). Deshalb beträgt der Druck, den die Luft auf den menschlichen Körper ausübt, mehr
als 20,000 kg, da die Körperoberfläche eines ausgewachsenen Menschen gut 1,96 qm beträgt. Dieser Druck wirkt senkrecht gegen
jeden Teil der Körperoberfläche und zwar von allen Seiten gleichmäßig, so daß jedem Druck von links oder von oben ein
gleicher Druck von rechts oder von unten entspricht.
Das Innere unsers Körpers ist ebenfalls mit Luft gefüllt, welche mit der äußern im Gleichgewicht steht, und daher entspricht
dem Druck von außen ein gleich starker Druck von innen. Unter gewöhnlichen Verhältnissen werden diese Druckkräfte, welche
sich gegenseitig das Gleichgewicht halten, nicht wahrgenommen, machen sich aber sofort bemerkbar, wenn
sie einseitig geändert werden. Auf hohen Bergen
[* 15] z. B. ist der auf den Menschen wirkende äußere Luftdruck geringer als in der
Ebene, während der innere Luftdruck zum Teil unverändert bleibt. Da deshalb der innere Druck größer als der äußere ist,
so treten eine Reihe von Beschwerden und Unannehmlichkeiten auf.
Jede Bewegung hat eine ungewöhnliche Mattigkeit zur Folge, und oft tritt Blut aus Nase
[* 16] und Mund, indem die
feinen, zartwandigen Blutgefäße infolge des verringerten äußern und unveränderten innern Drucks zerrissen werden. Die
Muskeln
[* 17] des menschlichen Körpers dienen vorzugsweise zur Bewegung der Gliedmaßen, während sie in dem Festhalten der Extremitäten
wesentlich durch den äußern Luftdruck unterstützt werden. Nimmt dieser ab, so wird die von ihm gewährte
Unterstützung geringer, und die Muskeln werden mehr in Anspruch genommen, so daß jede Bewegung eine ganz besondere Ermüdung
zur Folge hat.
Wenn man von den physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre spricht, so bezieht man dieselben auf vollständig trockne
und von Kohlensäure befreite Luft. Solche Luft ist zunächst dem von Gay-Lussac für die Gase aufgestellten Gesetz unterworfen,
welches sagt, daß sich die Gase proportional mit ihrer Temperaturzunahme ausdehnen, und daß diese Ausdehnung
[* 18] für alle Gase
beinahe denselben Wert hat. Die trockne Luft dehnt sich beim Erwärmen um 1° C. um 0,003665 (1/273) ihres
Volumens bei 0° aus, d. h. ihr Ausdehnungskoeffizient ist 0,003665,
und deshalb wird ein VolumenLuft, welches bei 0° = v ist, solange der Druck unverändert bleibt, bei der Temperatur t in das
Volumen v (1 + 0,003665 t) übergehen.
Die Temperatur der uns umgebenden Luft ist das Resultat nicht eines, sondern mehrerer Vorgänge.
Die Erwärmung der Erdoberfläche und der Atmosphäre rührt fast ausschließlich von der Sonne her, indem die Sonnenstrahlen teilweise
von der
Atmosphäre, vorzugsweise aber von der Erdoberfläche absorbiert und in fühlbare Wärme
[* 20] verwandelt werden. Aus Beobachtungen
mit dem Heliometer
[* 21] (s. d.) folgerte Pouillet, daß etwa ein Drittel aller von der Sonne nach der Erde kommenden
Wärmestrahlen von der Atmosphäre absorbiert werden; doch sind die Grundlagen der Betrachtungen, die zu diesem Resultat führen, schwankend
und das Resultat selbst daher unsicher.
Während die von leuchtenden Körpern ausgesendeten Wärmestrahlen die Luft durchdringen, werden die von dunkeln Körpern ausgesendeten
Wärmestrahlen zum größern Teil von der Luft absorbiert. Die von der erwärmten Erde, einem dunkeln Körper,
ausgehenden Wärmestrahlen werden also zur Erwärmung der Luft beitragen, während die Wärmestrahlen der Sonne mit geringem
Verlust an die Erdoberfläche gelangen und diese erwärmen. Da die Wärme, welche die durch die Sonnenstrahlen erwärmte Erdoberfläche
ausstrahlt, die Temperatur der untern Luftschichten erhöht, so wird sich die Erde wie unter einer schützenden
Hülle nur langsam abkühlen. Da, wo die schützende Decke
[* 22] der Atmosphäre eine größere Dichtigkeit besitzt, wird auch die Abkühlung
eine allmählichere und geringere sein und wird deshalb unter sonst gleichen Verhältnissen in Niederungen weniger betragen
als an hoch gelegenen Orten.
Wenn Körper zusammengepreßt werden, wird ihre Temperatur erhöht, indem Wärme frei wird; dagegen verschwindet Wärme, wird
latent, und die Temperatur der Körper nimmt ab, wenn sie sich ausdehnen. Je mehr die Dichtigkeit eines Körpers abnimmt, um
so mehr steigt auch seine Wärmekapazität; die obern dünnern Teile der Atmosphäre können also den Sonnenstrahlen
ebensoviel Wärme entziehen wie die untere dichtern, ohne jedoch ebenso warm zu werden wie letztere, und wenn die untere Luft
durch Strahlung und Leitung der Wärme von der Erde aus eine bedeutend höhere Temperatur angenommen hat und aus diesem Grund,
weil spezifisch leichter, in die Höhe steigt, so wird die Temperatur derselben, abgesehen von andern Gründen,
sich erniedrigen, weil sie infolge des verminderten Luftdrucks sich ausdehnt und dadurch Wärme bindet.
Dies ist einer von den Gründen, weshalb es in den obern Luftschichten kälter ist als in den untern. Außerdem werden aber
auch die obern Luftschichten, wie schon oben gesagt ist, wegen ihrer größern Wärmekapazität durch die
hindurchgehenden Sonnenstrahlen an und für sich weniger erwärmt als die untern, die außerdem noch ihre Erwärmung vorzugsweise
von der Erdoberfläche durch Strahlung und Leitung erhalten. Wenn diese beiden Ursachen immer und überall mit gleicher Kraft
wirken würden, so würde die Verteilung der Temperatur in der Atmosphäre eine sehr regelmäßige und unveränderliche
sein; sie würde bloß in senkrechter Richtung ungleich sein, und zwar würde die Temperatur mit wachsender Entfernung von der
Erdoberfläche stets nach demselben Gesetz abnehmen.
Allein weder die Einwirkung auf die Atmosphäre noch der Zustand und die Beschaffenheit derselben sind überall
und immer gleich. Die Sonne zunächst kann zwar an sich als eine unveränderliche Wärmequelle angesehen werden, aber ihre
Wirkung ist durch Verschiedenheit in Neigung der Strahlen und in Länge der Tagbogen (wodurch einerseits die Menge der auf eine
gewisse Fläche fallenden Strahlen und die Länge des von ihnen in der Atmosphäre zurückgelegten Wegs, also die
Intensität dieser Strahlen, sowie anderseits die Dauer ihrer Wirkung abgeändert werden) sehr verschieden, sowohl nach Verschiedenheit
der
¶