Magnetische Beobachtungen
II. Teil des Berichtes über die meteorologischen und magnetischen Beobachtungen
angestellt auf der Sternwarte in Kremsmünster im Jahre 1841
von P. Marian Koller

veröffentlicht in der Zeitschrift des Museums Francisco-Carolinum 1842



minimal geändert


II. Magnetische Beobachtungen.

Ich habe den verehrten Lesern dieser Blätter vor ungefähr einem Jahre 1) das Versprechen gegeben, zu seiner Zeit über die Hülfsmittel zu berichten, welche die neueste Zeit zur Beobachtung der magnetischen Kraft der Erde der Wissenschaft geliefert, und die Resultate mitzutheilen, die mit diesen Hülfsmitteln auf hiesiger Sternwarte erhalten wurden. Ich thue es heute mit wahrem Vergnügen, und muß, um möglichst allgemein verständlich zu seyn, etwas weiter ausholen.
Eine horizontal schwebende Magnetnadel, wie man sie in unsern Kompassen oder Boussolen findet, nimmt immer eine bestimmte Richtung an, und kehrt, wird sie aus derselben abgelenkt, nach einigen Schwingungen in ihre vorige Lage zurück. Diese Erscheinung geben unmagnetisirte Nadeln nicht, es muß daher die Kraft, welche der Nadel der Boussole die bestimmte Richtung gibt, selbst magnetischer Natur seyn. Diese Kraft treffen wir überall auf der Erde; in den Festländern, auf dem Meere, auf den höchsten Bergen und in den tiefsten Schachten, kurz, sie ist über die ganze Erde verbreitet; kein Wunder also, daß man sie bereits seit vielen Jahrhunderten kennt, und vorzüglich auf See-, wohl auch Landreisen mit Vortheil benützt. Nach Duhalde soll der Kompaß schon mehr als 1000 Jahre vor Christi Geburt den Chinesen in den Steppen ihres weiten Reiches als Wegweiser gedient haben.
So unbezweifelt die besprochene Erscheinung auch ist, so wenig konnten sich die Physiker über ihre Ursache verständigen. Die einen setzten, mit Cardanus, den Sitz der magnetischen Kraft in einen kleinen Stern, im Schweife des großen Bären, andere in den Pol des Thierkreises, ja es gab sogar welche, die selbst über die Entfernung der Fixsterne hinaus langten, und den Centralpunkt der auf den Magnet wirkenden Kraft über dieselben hinaus versetzten. Dem scharfsinnigen Gilbert, einem Zeitgenossen und Freunde Baco's, gelang es, allen diesen eitlen Hypothesen eine Schranke zu setzen. Er zeigte, so gut es zu seiner Zeit nur immer möglich war, in der Abhandlung: »De Magnete magneticisque corporibus, et magno magnete Tellure,« daß die Erde selbst magnetisch, und diese ihre Kraft es sey, die den Magnetnadeln die bestimmte Richtung ertheilt. Es ist demnach der Magnetismus so gut, als die Schwere eine der Erde inwohnende Kraft, mit dem Unterschiede, daß die Schwere auf alle, die magnetische Kraft nur auf einige Körper wirkt, daß letztere zunächst nur eine drehende, erstere aber eine progressive Bewegung vermittelt.
Aber ungeachtet, nach dem früher Gesagten, der Sitz dieser Kraft seit dem Anfange des 17. Jahrhundertes bekannt, und uns so nahe liegt, so ist doch zur Erforschung ihrer Wirkungsgesetze viel weniger geschehen, als in den meisten übrigen Theilen der Naturwissenschaft. Mit Recht klagt Christopher Hansteen in seinen Untersuchungen über den Magnetismus der Erde: »Europas Mathematiker haben seit Kepler's und Newton's Zeiten sämmtlich die Augen gen Himmel gekehrt, um die Planeten in ihren feinsten Bewegungen und gegenseitigen Störungen zu verfolgen; es wäre zu wünschen, daß sie jetzt eine Zeit lang den Blick hinab in den Mittelpunkt der Erde senken möchten; denn auch allda sind Merkwürdigkeiten zu schauen. Es spricht die Erde mittelst der stummen Sprache der Magnetnadel die Bewegungen in ihrem Innern aus, und verständen wir des Polarlichtes Flammenschrift recht zu deuten, so würde sie für uns nicht weniger lehrreich seyn. –
Was Hansteen 1819 wünschte, ist in der Folge ausgeführt worden. Mächtige seefahrende Nationen haben zu diesem Zwecke Schiffe ausgerüstet, Regierungen haben Observatorien errichtet, und so finden wir heut zu Tage Beobachter, die Wanderungen der Magnetnadel verfolgend, in Paris, Deutschland, Rußland bis Peking in China, in Ostindien, am Vorgebirge der guten Hoffnung, in Amerika, und vom Nordcap bis in die Eisfelder des Südpolarmeeres, wo der wackere Kapitän J. Roß mit seinen Begleitern vor Kurzem zeigte, welch mächtiger Geist und Thatkraft in dem brittischen Volke wohnt. Für die Beobachtungen dieser Erscheinungen hat die neueste Zeit ausgezeichnete Behelfe geliefert. – Wir wollen die Sache schärfer ins Auge fassen. – Zur Kenntniß der magnetischen Kraft der Erde, so wie jeder anderen, gehört vorzüglich die Bestimmung ihrer Richtung und Größe zu jeder beliebigen Zeit. Ihre Richtung würde man wohl am directesten durch eine Magnetnadel kennen lernen, die man in ihrem Schwerpunkte so aufhängt, daß sie sich im Raume frei drehen kann. Die Lage, in welcher ihre Achse zur Ruhe kömmt, ist offenbar die Richtung der magnetischen Erdkraft. Allein die mechanische Ausführung eines solchen Apparates unterliegt unübersteiglichen Hindernissen. Man hat deßhalb diese Aufgabe in zwei andere getheilt, und sucht zuerst die Lage auf, in welcher sich eine nur in der horizontalen Ebene drehbare Nadel stellt, oder man sucht zuerst die magnetische Declination oder Abweichung, indem man den Winkel bestimmt, den die Achse der Magnetnadel in dieser Ruhelage mit dem geographischen Ortsmeridiane macht. Hat man dadurch den magnetischen Meridian gefunden, nämlich die vertikale, durch die Achse der Nadel, in ihrer Ruhelage gelegte Ebene, so stellt man in diese eine nur in vertikaler Richtung drehbare Nadel, und sucht die Neigung, welche ihre Achse mit dem Horizonte macht, wenn sie zur Ruhe gekommen, oder die magnetische Inclination. Die Richtung der Achse einer so geneigten Nadel ist offenbar die Richtung der magnetischen Erdkraft.
Zur Bestimmung der magnetischen Abweichung hatte man bis jetzt sogenannte Declinatorien. Sie bestehen im Wesentlichen in einem getheilten Kreise, innerhalb welchem eine horizontale Magnetnadel spielt. Sie sind überdieß mit Dioptern, die genaueren mit einem Fernrohre versehen. Bei dem Gebrauche des Instrumentes bestimmt man den Winkel (den horizontalen oder Azimuthalwinkel nämlich), den ein entfernter Gegenstand oder ein Stern mit der Achse der Magnetnadel macht. Da die Lage des entfernten Gegenstandes oder des Sternes gegen den geographischen Meridian des Ortes bekannt ist, oder auf astronomischem Wege ausgemittelt werden kann, so ergibt sich daraus, und aus der oben erwähnten Messung auch die magnetische Abweichung. Die Genauigkeit, die man mit solchen Instrumenten erreichen kann, steigt nicht über eine Bogenminute.
Die Beobachter der magnetischen Declination ersahen aber bald aus den Resultaten ihrer Beobachtungen, die magnetische Abweichung sey Aenderungen unterworfen; es war daher, um letztere zu erforschen, ein zweites Instrument nothwendig, der sogenannte Variations-Kompaß. Eine horizontal schwebende Nadel ist nämlich in einem mit Glaswänden versehenen Kasten eingeschlossen, ihre Enden spielen auf Skalen, ihre Bewegung wird durch Microscope beobachtet, die über den beiden Enden der Nadel angebracht sind. Beide Instrumente haben den Nachtheil, daß sich der Beobachter sehr nahe am Magnete befinden muß; eine geringe Menge Eisen, die er allenfalls bei sich führt, afficirt die Nadel; seine Nähe, und vorzüglich die bei nächtlichen Beobachtungen nothwendige Beleuchtungslampe erregen Luftströmungen, die den Stand der sehr leicht beweglichen Nadel bedeutend ändern können, abgesehen davon, daß diese Instrumente, sollen sie möglichst gute Resultate geben, hoch im Preise stehen. – Dieß war die Lage der Sache bis zum Jahre 1834.
Es machte zwar Poggendorf 2) im Jahre 1826 auf mehrere Vortheile aufmerksam, welche die Anwendung eines Spiegels bei diesen Beobachtungen gewähren könnte, und v. Riese 3) unterwarf diesen Vorschlag einer näheren theoretischen Untersuchung, doch scheint Niemand Versuche damit gemacht zu haben, bis Gauß auftrat, und auf dasselbe Prinzip gestützt, durch eine Reihe scharfsinniger Untersuchungen diesen Beobachtungen einen Grad von Genauigkeit gab, wie wir ihn sonst nur bei astronomischen Messungen zu finden gewohnt waren.
Gauß nimmt statt kleiner Nadeln, große und schwere Magnetstäbe von 4 bis 25 Pfunden. Je schwerer ein Stab ist, desto weniger wird er von zufälligen Störungen, kleinen Luftbewegungen u. dgl. afficirt, desto reiner stellen also seine Bewegungen den Stand der auf ihn wirkenden magnetischen Erdkraft dar. Allein man darf ja nicht vergessen, bemerkt Gauß, daß schwere Stäbe diesen hohen Vorrang vor leichten nur dann behaupten, wenn sie auch kräftig magnetisirt sind, und daß sie ohne diese unerläßliche Bedingung nur einem Kinde in schwerer Männerrüstung gleichen würden.
Um die Luftbewegungen möglichst abzuhalten, wird der Stab in einen Kasten gegeben, der oben mit Glasdeckeln geschlossen werden kann, und damit der Magnet die größtmögliche Beweglichkeit erhalte, hängt man ihn auf, mittelst eines Bündels von Coconfäden von mehreren Fuß Länge. Diese Fäden haben an sich eine geringe Torsionskraft, überdieß war der scharfsinnige Gauß auf Methoden bedacht, die vorhandene Drehkraft der Fäden größtentheils wegzuschaffen, und die übrig bleibende in Rechnung zu bringen. Ein so aufgehängter, horizontal schwebenber Magnetstab wird also genau die Richtung annehmen, welche ihm der horizontale Theil der magnetischen Kraft der Erde zu geben strebt.
(S. 51-53)

Ehe wir zur Art und Weise schreiten, wie nach Gauß diese Richtung beobachtet wird, wollen wir einen ebenen Spiegel zur Hand nehmen, und irgend einen Gegenstand mittelst desselben ansehen. Gesetzt wir stellen in einiger Entfernung vor dem Spiegel einen weißen Papierstreifen, auf dem in gleichen Distanzen Linien gezogen, oder eine Skale verzeichnet ist. Das Bild der Skale wird uns hinter dem Spiegel in derselben Entfernung erscheinen, welche die Skale vor demselben hat. Bleibt der Spiegel ruhig, so ist es auch das Bild, bewegen wir aber den Spiegel, so bewegt sich gleichfalls das Bild. Haben wir uns bei ruhiger Lage des Spiegels die Stellung irgend eines Skalentheiles gemerkt, so werden wir schon mit freiem Auge leicht finden können, um wie viel Intervalle der Skale sich bei der Bewegung des Spiegels der fragliche Theil auch bewegte. Noch genauer werden wir die Sache machen können, wenn wir das Bild durch ein Fernrohr ansehen, in dem ein Faden gespannt, und so gestellt ist, daß er sehr deutlich erscheint. Stellen wir diesen Faden auf einen Skalentheil des Bildes, und lassen wir nun den Spiegel sanft bewegen, so werden wir die Menge der Skalentheile zählen können, die während der Bewegung durch den Faden gegangen, oder wir werden die Verrückung des fixirten Skalentheiles genau angeben können. – Auf dieser Erscheinung beruht die von Gauß angegebene Methode, die Lage des Magnetstabes zu beobachten. Mittelst einer eigenen mit Correctionsschrauben versehenen Vorrichtung (dem Spiegelhalter), wird ein Planspiegelchen an das nördliche oder südliche Ende des Stabes befestigt, und mit Hülfe der erwähnten Correctionsschrauben möglichst senkrecht auf die magnetische Achse des Stabes gestellt. Der übrig bleibende Fehler kann ebenfalls in Rechnung gebracht werden. Ungefähr 15 Fuß vor dem Spiegel wird auf ein festes Stativ ein Fernrohr, und unter diesem, nahe senkrecht auf den magnetischen Meridian, eine auf weißem Papier in Millimeter getheilte Skale horizontal so gestellt, daß das durch den Spiegel gegebene Bild der Skale im Fernrohre gesehen werden kann. Man beobachtet nun die Bewegung des Spiegels auf die oben erwähnte Weise. Da der Spiegel mit dem Magnete unveränderlich verbunden ist, so wird seine Bewegung nur Folge der des Magnetes seyn. Optische Gründe, in die wir hier nicht näher eingehen können, belehren uns nämlich: Die Aenderung der magnetischen Achse des Stabes, im Winkel geschätzt, ist der halben Anzahl der während der Bewegung durch den Faden gegangenen Skalentheile gleich, wo der Werth eines Skalentheiles ebenfalls im Bogenmaße bekannt seyn muß. Dieser Werth ist aber aus der Entfernung der reflectirenden Fläche des Spiegels, in horizontaler Richtung genommen, von der Skale leicht gefunden. Durch eine solche Aufstellung kann man demnach die Aenderungen der Lage der Achse des Stabes, oder die Variationen der magnetischen Abweichung auf eine sehr leichte, und, wie wir später sehen werden, sehr scharfe Weise beobachten.
Will man weiter von einander abstehende Beobachtungsreihen verbinden, so muß man sich versichern, daß sich während der Zwischenzeit Fernrohr und Scale nicht verrückten, oder man muß vor jeder neuen Beobachtungsreihe den alten Stand herstellen. Dieß geschieht auf folgende Weise: Auf einem unbeweglichen, dem Objective des Fernrohres in der gehörigen Entfernung gegenüber stehenden Gegenstand, z. B. die Wand des Zimmers, eine eigens zu diesem Zwecke gesetzte Säule u. dgl. m., wird eine Linie vertical, d. h. in einer verticalen Ebene, gezogen, so daß sie mit dem Faden im Fernrohre genau zusammenfällt. So oft man dann eine neue Beobachtungsreihe machen will, richtet man das Fernrohr auf diese Linie, und bringt den Faden mit ihr zur Coincidenz. Um die Skale zu reguliren, wird mittelst eines Stückchen Wachs ein feiner Draht, von dunkler Farbe, am obern Rande der Metallfassung des Objectives so befestigt, daß er, an seinem untern Ende mit einem Gewichte gespannt, genau über die Mitte des Objectives herabhängt, und über die Skale herabreicht; der Skalentheil, welchen dieser Seckel bestimmt, fällt demnach genau in die optische Achse des Fernrohres, oder richtiger gesagt: in die verticale Ebene, die man sich durch die optische Achse gelegt denkt. Ist das Fernrohr auf die verticale Linie gestellt, und fällt der Seckel auf einen andern Theil der Skale, so hat sich letztere verrückt, und es muß demnach der vorige Theil durch Verschiebung der Skale wieder in die optische Achse gestellt werden.
Nun werden wir auch leicht einsehen, wie die Bestimmung der absoluten magnetischen Declination mit diesem Instrumente geschehen kann. Wir setzen, Einfachheit halber, der Faden im Fernrohre falle in die optische Achse (sollte dieß nicht der Fall seyn, so kann die Abweichung leicht gefunden und in Rechnung gebracht werden), man bestimmt nun ein für allemal die Lage der verticalen Linie, nach der man das Fernrohr stellt, gegen den geographischen Meridian des Beobachtungsortes. Fiele die Achse des Magnetes in die durch die optische Achse des Fernrohres gelegte verticale Ebene, in der sich auch diese Linie befindet, so würde genau die Stelle der Skale, welche der Seckel bestimmt, unter dem Faden des Fernrohres erscheinen, und dann hätte der Magnet dieselbe Lage gegen den Meridian, als die oben erwähnte verticale Linie; erscheint aber ein anderer Strich der Skale auf dem Faden, so ist die Lage der magnetischen Achse um den halben Bogenwerth der zwischen beiden Stellen liegenden Skalentheile verschieden; da man den Werth eines Skalentheiles kennt, so weiß man auch die Abweichung der magnetischen Achse von der verticalen Linie aus der gemachten Ablesung, mithin auch die magnetische Declination in diesem Zeitmomente. hält man daher durch bloße Ablesung des durch den Faden des Fernrohres gedeckten Skalentheiles, zu jeder beliebigen Zeit, sowohl die absolute magnetische Declination, als auch ihre Aenderung in Beziehung auf eine frühere Epoche.
Man sieht aus dieser Darstellung, daß man, um diese Beobachtungen anzustellen, keine neuen kostspieligen Instrumente bedarf; es handelt sich nur um einen Magnetstab, den Spiegel mit seinem Halter und der zur Aufhängung des Magnetes nöthigen Vorrichtung; denn einen Theodoliten besitzt eine jede auch nur halbwegs eingerichtete Sternwarte; ja man kann den Theodoliten mit einem einfachen Fernrohre vertauschen, wenn es sich um Beobachtungen der Variationen der Declination, und nicht um absolute Bestimmungen handelt. Die Vortheile dieser Einrichtung, im Vergleiche mit den früheren Declinatorien und Variations-Kompassen, springen nun von sich selbst in die Augen. Außer den weit geringeren Kosten, gewinnen auch die Beobachtungen selbst an Zuverlässigkeit und Schärfe. Der Beobachter bleibt immer in einer bedeutenden Entfernung vom Magnete, und braucht bei nächtlichen Beobachtungen bloß die Skale zu beleuchten, wirkt also gewiß nicht störend auf den Magnet; er kann ferner bei einem etwas stärker . vergrößernden Fernrohre und einiger Uebung Zehntel der Skalentheile mit Sicherheit schätzen, wodurch er einen hohen Grad von Genauigkeit erreichen kann. Auf hiesiger Sternwarte ist z. B. ein solches Unifilar-Magnetometer aufgestellt, bei welchen der Werth eines Skalentheiles 18.“68 Bogensecunden beträgt. Macht man die Lesungen bis auf Zehntheile, so gibt eine jede Lesung den Stand des Magnetes, in runder Zahl, bis auf 2 Bogensecunden, eine Genauigkeit, wie man sie kaum bei astronomischen Beobachtungen erreicht; denn es wird wohl wenige astronomische Beobachtungen geben, bei welchen man, jede einzeln genommen, auf 2 Sec. im Bogen, einstehen kann.
Mit diesem Instrumente sind die Beobachtungen der absoluten Declinationen gemacht worden, deren durchschnittliche Ergebnisse für das Jahr 1841 hier folgen.

Westl. magnetische Abweichung um
Monat 8 Uhr Morgens 2 Uhr Abends
Jänner 15° 37'.30 15° 43'.30
Februar 15° 37'.30 15° 45'.30
März 15° 38'.30 15° 47'.30
April 15° 34'.00 15° 46'.00
Mai 15° 35'.00 15° 49'.00
Juni 15° 38'.30 15° 51'.45
Juli 15° 39'.17 15° 51'.32
August 15° 38'.57 15° 51'.00
September 15° 36'.15 15° 47'.03
Oktober 15° 29'.33 15° 38'.07
November 15° 24'.22 15° 29'.50
Dezember 15° 25'.06 15° 26'.01
Mittel 15° 34'.34"1 15° 43'.56"5

Ich lasse die Variations-Beobachtungen weg, da sie an und für sich weniger allgemeines Interesse erregen, und überdieß durch ein anderes Organ zur Oeffentlichkeit gelangen werden. –
Nicht so viel Erfreuliches können wir von den Hülfsmitteln sagen, welche uns die neueste Zeit zur Bestimmung der magnetischen Inclination geboten. Alle in dieser Beziehung gemachten Versuche zeigten, daß weder die Feinheit der Instrumente, noch die Verschiedenheit der Methoden, nach denen sie construirt sind, die Inclinations-Messungen zu einem solchen Grade von Genauigkeit zu bringen im Stande sind, als die Declinations- Bestimmungen schon wirklich erreicht haben. Man hat dabei mit Schwierigkeiten eigener Art zu kämpfen. Haupthindernisse bleiben immer: a) die Nothwendigkeit, bei diesen Messungen, die Pole der Magnetnadel umzukehren, wobei sie sehr leicht irgend eine kleine Veränderung erleiden kann, und b) die practische Unmöglichkeit, den Schwerpunkt der Nadel in ihre Rotationsachse dauernd zu bringen. Da sich die Neigungsnadel in der verticalen Ebene des magnetischen Meridianes zu drehen hat, so wird nach Verschiedenheit der Lage des Schwerpunktes gegen die Rotationsachse auch ihre Neigung gegen den Horizont, oder ihre magnetische Inclination verschieden gefunden. Allerdings haben in der Construction der magnetischen Inclinatorien Dollond und Gambey Vorzügliches geleistet, und Professor Kupffer in Petersburg besitzt von letzterem Künstler ein treffliches Instrument. Es besteht aus einer über 18 Zoll langen Neigungsnadel, ihre Rotationsachse ist die Kante eines dreiseitigen Prisma, mit der sie auf zwei horizontalen gut polirten Achatplättchen ruht. Diese Rotationsachse geht durch den Mittelpunkt eines verticalen getheilten Kreises, innerhalb welchem die Nadel spielt. Der Stand ihrer beiden Endspitzen wird mittelst Microscopen abgelesen. Die von Kupffer mit diesem Instrumente erhaltenen Resultate sprechen hinreichend für seinen Werth, jedoch dürfte der hohe Preis (1000 Francs) wohl manchen Physiker hindern, sich ein solches anzuschaffen. Es bleibt also bei der Bestimmung dieses Elementes nichts anderes übrig, als die Beobachtungen zu vervielfältigen, die Versuche mit mehreren Nadeln zu machen, dabei Bordas von Mayer verbesserte Methode anzuwenden, und das Mittel aller Resultate als den wahrscheinlichsten Werth der magnetischen Inclination zu nehmen. Auf diesem Wege fand ich die magnetische Neigung an unserem Orte:

64° 42'.4

Bessere Mittel besitzen wir zur Bestimmung der Variationen der magnetischen Inclination, die wir Kreil verdanken; denn die magnetische Neigung ist ebenfalls Aenderungen unterworfen, wie die Abweichung. So viel mir bekannt, äußerte Kämtz 4) zuerst die Idee, diese Variations-Beobachtungen auf ein ähnliches Princip zu gründen, wie es Gauß bei seinem Magnetometer gethan, und Kreil stellte mit Anfang des Jahres 1837 auf der Sternwarte in Mailand ein Variations-Inclinatorium auf, welches nach seiner eigenen Angabe 5) gebaut und ausgeführt wurde, an dem er seit dieser Zeit mit gleich großem Eifer und Erfolge auch diesen Zweig der magnetischen Erscheinungen verfolgt. Sein Variations-Inclinatorium besteht im Wesentlichen 6) aus einem parallel-epipedischen Magnetstabe, über 2 Schuh Länge, der mittelst gehärteten Spitzen auf Unterlagen von kleinen kreisrunden Calcedonen ruht; auf den schmälern auf- und abwärts gekehrten Seitenflächen, nahe in der Mitte des Stabes, sind Planspiegel angebracht, in welchen mittelst eines Fernrohres die Bewegung des Bildes einer aufrecht stehenden Skale beobachtet, und so die Variationen der magnetischen Neigung, analog mit Gauß's Magnetometer, bestimmt werden. –
Bei den Behelfen der neuesten Zeit zur Bestimmung des dritten magnetischen Elementes, nämlich der Stärke oder Intensität der magnetischen Erdkraft und ihren Aenderungen, kommen wir wieder auf Gauß zurück, dem wir auch in dieser Beziehung Apparate und Methoden verdanken, die nichts zu wünschen übrig lassen. Hier muß ich zuerst bemerken, daß man gewöhnlich nur den horizontalen Theil der magnetischen Erdkraft zu bestimmen sucht; denn aus demselben und der bekannten magnetischen Neigung ergibt sich leicht die ganze magnetische Kraft der Erde. Läßt man eine horizontal aufgehängte Nadel an demselben Orte zu verschiedenen Zeiten, oder an verschiedenen Orten schwingen, und zählt die Anzahl der Schwingungen, die sie während einer bestimmten Zeit macht, so läßt sich daraus das Verhältniß der horizontalen magnetischen Erdkräfte, die zu den Zeiten der Beobachtung Statt gefunden, entwickeln. Diese Methode wandte man wirklich an, um die Erscheinungen der Intensität der magnetischen Erdkraft an demselben, oder an verschiedenen Orten zu studieren. Allein, sie hat ihre sehr schwache Seite. Sie setzt voraus, daß sich während der ganzen Beobachtungsperiode der Magnetismus der Nadel nicht geändert, was unrichtig ist; ihre Anwendung kann also nur während eines mäßigen Zeitraumes zulässig seyn. Unabhängig von dem Magnetismus der Nadel ist die Methode, welche Gauß vorgeschlagen, und wozu ebenfalls sein schon oben beschriebenes Magnetometer dient. Zur gründlichen Einsicht in das Wesen dieser Methode wäre eine mathematische Behandlung des Gegenstandes nothwendig, da jedoch dieses hier nicht stattfinden kann, so können wir sie nur in allgemeinen Umrissen darstellen. Man bestimmt vor Allem, mit möglichster Schärfe, die Schwingungsdauer, nämlich die Zeit einer Schwingung, und das Trägheitsmoment des Magnetstabes, wo zu Gauß gleichfalls treffliche Vorschriften gegeben. Abgesehen von der Weite der Schwingungsbögen und der Tension der Coconfäden, die man leicht in Rechnung bringen kann, hängt die Schwingungsdauer eines Magnetstabes vorzugsweise ab:
1) Von der Stärke des Magnetismus des Stabes und der Lage seiner magnetischen Theilchen gegen die Achse, oder mit wenigen Worten: vom magnetischen Momente des Stabes.
2) Vom Trägheitsmomente desselben.
3) Von der Stärke des horizontalen Theiles des Erdmagnetismus.
Diese drei Größen und die Schwingungsdauer sind so mit einander verbunden: »daß sich das Product des magnetischen Momentes in den horizontalen Theil des Erdmagnetismus finden läßt, wenn das Trägheitsmoment und die Schwingungszeit des Stabes bekannt ist.
Könnte man durch Versuche ebenfalls den Quotienten dieser beiden Größen, nämlich: magnetisches Moment, getheilt durch den horizontalen Theil des Erdmagnetismus, finden, so wäre das Product und der Quotient zweier Größen bekannt, aus welchen sich durch Elimination jede der beiden Größen finden läßt. Zur Kenntniß dieses Quotienten führen, wie Gauß lehrte, die Größen der Ablenkungen, welche ein zweiter Magnetstab durch den erstern in verschiedenen Entfernungen erleidet. Um diese Größen zu bestimmen, nimmt man den ersten Magnetstab, den ich A nennen will, aus dem Kasten, und ersetzt ihn durch einen zweiten, B. Man legt nun in einer genau gemessenen Entfernung und gleicher Höhe mit dem Stabe B die Achse des Stabes A in eine auf den Stab B senkrechte durch den Aufhängepunkt desselben gehende Richtung, und beobachtet durch das Fernrohr des Magnetometers mittelst des Spiegelbildes die Lage des Stabes B, wenn der eine und, nach Umkehrung des Stabes A., der zweite Pol auf B wirkt. Dieselben Beobachtungen wiederholt man, auf derselben Seite des Stabes, z. B. westlich, in einer zweiten ebenfalls genau gemessenen Entfernung. Darauf begibt man sich mit A auf die entgegengesetzte Seite des Stabes B, in unserem Falle westlich, und bestimmt auf dieselbe Weise, in denselben Entfernungen die vier Lagen des Stabes B, in welche er durch die Wirkung der Pole des Stabes A versetzt wird.
(S. 59 - 62)

Aus den gefundenen Ständen des Stabes B, verbunden mit den gemessenen Entfernungen, ergibt sich durch eine leichte Rechnung der gesuchte Quotient. – Auf diesem Wege fand ich im verflossenen Sommer den horizontalen Theil des Erdmagnetismus für unseren Ort :

1.9412521.

Aus der Größe der magnetischen Inclination für unseren Ort, die oben angeführt wurde, ergibt sich die ganze magnetische Kraft der Erde für Kremsmünster:
4.54671.

Die Massenheit dieser Kräfte ist jene Kraft, welche der Masse 1, in der Zeit 1, die Geschwindigkeit 1 ertheilt. – - -
Ich muß endlich noch das Instrument anführen, welches Gauß zu den Beobachtungen der Variationen des horizontalen Theiles des Erdmagnetismus angegeben hat, und das er Bifilar-Magnetometer nennt. Ein schwerer Magnetstab wird horizontal hängend an die beiden Enden eines Stahldrahtes befestigt, der über zwei hier, am obern Boden des Locales befindliche Rollen geht, wird also von den beiden Drahtstücken getragen. Werden diese beiden Drähte, statt des Stabes, durch Gewichte gespannt, so suchen sie sich beide immer in dieselbe verticale Ebene zu stellen, und werden sie aus selber abgelenkt, so kehren sie immer nach einigen Schwingungen in diese Ebene zurück. Man nennt dieses Bestreben der Drähte eine bestimmte Ebene einzunehmen, ihre Directionskraft. Ersetzen wir die Gewichte durch den Magnetstab, so entsteht hier ein Kampf zweier Kräfte, nämlich der Richtkraft des Magnetes, welche seine Achse in den magnetischen Meridian zu bringen sucht, und der Directionskraft der beiden Drähte. Es läßt sich der Winkel bestimmen, um welchen vom magnetischen Meridiane abweichend, der Magnet in seine mit den beiden Drähten verbundenen Träger gelegt werden muß, damit seine Richtkraft mit der Directionskraft der Drähte in einer Lage des Magnetes ins Gleichgewicht kömmt, wo die Achse des letzteren senkrecht auf den magnetischen Meridian steht. Diese Lage sucht man dem Magnete zu geben, weil in derselben die Richtkraft mit dem größten Momente wirkt, mithin jede kleine Aenderung dieser Kraft sehr merklich wird. Jede Aenderung der Richtkraft ist aber nur Folge einer Aenderung des horizontalen Theiles des Erdmagnetismus, von dem sie abhängt, wenn der Magnetismus des Stabes, wie wir hier annehmen, unverändert geblieben. Es wird demnach bei jeder Ab- oder Zunahme, überhaupt bei jeder Variation des horizontalen Theiles des Erdmagnetismus das Gleichgewicht zwischen der Directionskraft der Drähte und der Richtkraft des Stabes gestört, es erfolgt eine Drehung des Magnetes bis zu der Lage, wo ein neues Gleichgewicht zwischen den genannten Kräften eintritt. Die Beobachtung der Lage des Magnetes geschieht gerade so, wie beim Unifilar-Magnetometer, mithin auch der Aenderung derselben zwischen zwei beliebigen Beobachtungszeiten. Aus dieser Aenderung der Lage des Magnetes findet man leicht die Aenderung des horizontalen Theiles der magnetischen Kraft der Erde.
Auf hiesiger Sternwarte ist ein Bifilar-Magnetometer aufgestellt, wo eine Variation des horizontalen Theiles des Erdmagnetismus um seinen 50315ten Theil die Lesung um einen Skalentheil ändert; beobachtet man also auf Zehntheile genau, so kann man dadurch Aenderungen dieser Intensität finden, die nur 1/303150 derselben betragen. Ich übergehe die mit diesem Instrumente gemachten Variations-Beobachtungen aus denselben Gründen, die ich oben bei den Variationen der Declination angeführt habe. -
Durch diese nun beschriebenen Instrumente sind die magnetischen Elemente unseres Ortes für die jetzige Epoche bestimmt worden. Sie sind folgende:
Magnetische Declination: 15° 45'6, nämlich das Mittel der Jahre 1840 und 1841.
Magnetische Neigung: 64° 42'.4.
Horizontale Intensität: 1,942521.
Ganze Intensität: 4,54671.

Wenn man letztere in dem Maße ausdrückt, für welches die Intensität in London 1372 gesetzt wird, so ist die ganze Intensität unseres Ortes: 1301.7.
Sucht man die magnetischen Elemente unseres Ortes, wie sie sich aus Gauß's Theorie des Erdmagnetismus 7) ergeben, so findet man:
Magnetische Declination: 18° 21'6
Magnetische Inclination: 63° 05'.2.
Magnetische Intensität: 1349.5
Es gibt also die Beobachtung:
Die magnetische Abweichung um 2° 36'.0 kleiner,
die magnetische Imclination um 1° 37'.2 größer,
die magnetische Intensität um 47'.8 kleiner,
als die berechnete. In ein ähnliches Verhältniß mit der Theorie stellen sich die Resultate der Beobachtungen an andern Orten, wie Berlin, Göttingen, Mailand, Paris, Prag. An allen diesen Orten fand man die magnetische Abweichung und Intensität kleiner, und die Inclination größer, als sie die Rechnung gibt. Hier ist aber nicht zu übersehen, daß diese Theorie, also auch die aus ihr erhaltenen Resultate, nach der Ansicht ihres Urhebers selbst, nur als eine erste Annäherung zu den wirklichen Größen anzusehen ist.
Schließlich darf ich nicht unerwähnt lassen, daß Lamont, Conservator der königl. Akademie der Wissenschaften in München, in der Sitzung der mathematisch-physikalischen Klasse, am 20. November 1841, magnetische Instrumente von neuer Construction vorlegte. 8) Die Beobachtungen geschehen auf dieselbe Weise, wie bei den Gauß'schen Magnetometern mittelst Spiegel, Skale und Fernrohr. Haben sie sich in der Anwendung bewährt, so wird zu seiner Zeit ein näherer Bericht darüber in diesen Blättern folgen.

Kremsmünster, den 18. Februar 1842.

(S.68-70)


1) Museal=Blatt 1841, Nro. 4.

2) Poggendorf's Annalen VII. 121

3) Daselbst IX. 67

4) Kämtz Meteorologie III. 345

5) Kreil in Poggendorf's Annalen XI. 532 - Primo Supplemento alle Effemeridi astron. di Milano. 131

6) Kreil magnetische und meteorologische Beobachtungen zu Prag I. 24

7) Gauß und Weber: Resultate des magnetischen Vereines im Jahre 1838, und Atlas des Erdmagnetismus

8) Gelehrte Anzeigen, herausgegeben von den Mitgliedern der königl. baierischen Akademie der Wissenschaften. 1841, Nro. 250 und 251.


Quellen und Literatur:

KOLLER, P. Marian 1842: Bericht über die meteorologischen und magnetischen Beobachtungen, angestellt auf der Sternwarte in Kremsmünster im Jahre 1841, in: Zeitschrift des Museum Francisco-Carolinum, 1842, Linz, 42-44, 47-49, 51-53, 59-62, 68-70


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(c) P. Amand Kraml 2021-03-26
Letzte Änderung: 2021-03-27