Titel: Aimé's Sondirapparat für große Meerestiefen.
Autor: Aimé, H. G.
Fundstelle: 1843, Band 89, Nr. XIX. (S. 70–74)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj089/ar089019

XIX. Sondirapparat für große Meerestiefen; von H. G. Aimé.

Aus den Annales de Chimie et de Physique. April 1843, S. 497.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Schon seit mehreren Jahren ist die Aufmerksamkeit der Physiker auf die Vorgänge in den Tiefen des Meers gerichtet; die Resultate aber, zu welchen man bis jezt gelangte, bieten Luken dar, welche schwer auszufüllen seyn dürften, denn die angewandten Verfahrungsweisen, Instrumente in große Tiefen hinabzusenken, ließen nur dann auf den Grund kommen, wenn die Wasserschicht 3 bis 4000 Meter nicht überschritt. Wenn, wie Laplace's Berechnungen der Ebbe und Fluth darzuthun scheinen, die mittlere Tiefe der Küsten vier (franz.) Meilen beträgt, so reicht auf diesen Meereshöhen die Anwendung der gewöhnlichen Sonden wahrscheinlich nicht aus. Andererseits hat die Erfahrung dargethan, daß von der Anwendung der Verlornen Sonden oder Vomben, die bei ihrer Ankunft auf dem Grund explodiren oder eine Art mit Instrumenten versehenen Schwimmer in die Höhe fahren lassen, keine guten Resultate zu erwarten sind. Bei diesem Stand der Sache hielt ich es für nüzlich, eine von mir an dem bisherigen Verfahren mit Schnursonden angebrachte Modification mitzutheilen, welche in einem Mittel besteht, das am Ende der Schnur befindliche Gewicht, wenn man es für geeignet erachtet, los zu machen. Ich bediene mich hiezu eines Bleiringes, durch welchen die Schnur geht, und einer Aushänge-Vorrichtung, an der sich das Gewicht befindet, welches aus dem Haken geht, sobald der Ring, nachdem er die ganze Schnur hinabglitt, auf die Aushänger stößt.

Die Aushänge-Vorrichtung besteht aus einem kleinen hohlen messingenen Cylinder, in welchen ein in einen Haken gekrümmtes Stäbchen von demselben Metall unter geringer Reibung sich einschiebt. In der Seitenwand des Cylinders ist eine Oeffnung oder ein Fensterchen, an welchem das Ende des Hakens sich zeigt, wenn man das Stäbchen in einer gewissen Richtung gleiten läßt, welches aber, wenn man die entgegengesezte Richtung nimmt, sich davon entfernt. Der außerhalb des Cylinders befindliche Theil des Stäbchens endigt mit einer kleinen Scheibe.

An den beiden Enden des Cylinders sind zwei kleine Ringe, deren einer eine durch die Mitte der Scheibe gehende Schnur, der andere aber ein messingenes Stäbchen aufnimmt, welches sich ungefähr in der Mitte mittelst eines Scharniers zusammenlegen kann, um den Ring des zu verlierenden Gewichts bis dahin zu halten.

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Ein Blik auf Fig. 43, welche die Sondirschnur beim Hinabsenken in das Meer, und auf Fig. 44, welche sie nach dem Verluste des Gewichts vorstellt, wird den Mechanismus dieser kleinen Vorrichtung ganz deutlich machen.

Sondirverfahren bei großen Tiefen.

Das Bleigewicht der Sonde wiegt beim gewöhnlichen Sondiren niemals mehr als die Hälfte des zum Reißen der Schnur erforderlichen Gewichts; oft sogar noch viel weniger.

Obige Abfall-Vorrichtung gewährt mehrere Vortheile; erstens wird Zeit erspart, denn das Sondirgewicht kann auf zwei Drittel oder drei Viertel desjenigen gesteigert werden, was die Schnur tragen kann; die Sonde geht schneller hinab und kann leichter zurükgezogen werden. Ferner kann die Tiefe genauer gemessen werden, denn die senkrechte Richtung kann um so leichter erreicht und berechnet werden, je größere Spannung das Gewicht an der Schnur bewirkt.

Die Bleikugeln oder Blöke können der Ersparung halber durch Steine ersezt werden.

Da die Reibung der Schnur gegen das Wasser ihrem Durchmesser proportional ist, so erleichtert man sich die Operation sehr, indem man sich seidener Schnüre bedient, deren Dichtigkeit nicht sehr verschieden ist von jener des Seewassers und die an Zähigkeit die Hanfseile übertreffen. Auch ist es gut, sich an ihren Enden verbundener Schnüre von verschiedenem Durchmesser zu bedienen, die nach dem Grade ihrer Zähigkeit, die stärkste oben, gereiht werden.

Ich habe mich dieses Verfahrens schon mehreremal bedient und halte es für vortheilhaft, namentlich wenn man sich, wie ich anrathe, zweier Aushänge-Vorrichtungen bedient. Man senkt die eine mit der dünnern Schnur hinab; hat sie eine gewisse Tiefe erreicht, und findet man, daß die Schnur nur mehr langsam zieht, so bringt man eine zweite Vorrichtung und eine zweite, wenigstens noch einmal so dike Schnur an, als die erste, senkt sie langsam hinab, so aber, daß die erste Schnur ihrer ganzen Länge nach vertical bleibt. Will man die Operation beendigen, so sendet man einen kleinen Bleiring ab, welcher den ersten Aushänger frei macht, ein paar Augenblike darauf einen zweiten, der weit genug ist, um vom ersten Apparat nicht aufgehalten zu werden, und das untere Gewicht loshängt, Fig. 43.

Vielleicht könnten sogar unter zwekmäßiger Anordnung drei Apparate über einander angebracht und nach und nach in Wirkung gesezt werden. Man würde auf diese Weise ungeheure Tiefen erreichen; |72| ob man aber nach Losmachung der Gewichte die Schnur wieder ganz zurükziehen könnte, ist durch die Erfahrung noch nicht dargethan.

Am untern Theil der untersten Aushänge-Vorrichtung ist ein kleines Stük Blei befestigt, welches mit Talg überzogen ist und mittelst dessen man erkennen kann, ob man auf den Grund gekommen ist.

Ehe man die Operation anfängt, muß man wohl wissen, welche Spannung die Schnüre aushalten können, was man leicht dadurch erfährt, daß man über ihre ganze Länge mit bekannten Gewichten beladene Rollen laufen läßt. Beim Anziehen der Schnur muß diese Spannungsfähigkeit beachtet werden und es darf der Kraftaufwand eine gewisse Gränze nicht überschreiten. Mittelst zweier, an einer Segelstange befestigten Rollen A, B und einer andern beweglichen Rolle C können diese Bedingungen der Spannung beobachtet werden, indem man ein gleiches Gegengewicht P am Ende einer mit den drei Rollen in Verbindung stehenden Schnur anbringt; läßt man die Sondirschnur über die Rolle C laufen, so wird sie das Gewicht P sogleich in die Höhe heben, wenn der Kraftaufwand bei der Operation zu groß genommen wird.

Endlich muß bemerkt werden, daß Sondirungen in großen Tiefen, auch wenn das Meer ruhig ist, nicht am Bord der Schiffe vorgenommen werden können, weil sie immer von der senkrechten Linie abweichen, theils durch die Winde, theils durch die auf der Meeresfläche stattfindenden Strömungen. Man bediene sich kleiner Fahrzeuge mit Ruderknechten, welche beständig darüber wachen, daß die Schnur vertical bleibt; es wird hiedurch die Reibung sehr vermindert und folglich auch die Gefahr des Brechens.

Ueber Meerwasser aus verschiedenen Tiefen.

Der beschriebene Aushänge-Apparat kann auch zum Hinablassen irgend eines Instruments in die Meerestiefe angewandt werden. Hr. Biot gab ein Mittel an, Meerwasser in großen Tiefen zu schöpfen und zu erforschen, in welchem Verhältniß die Bestandtheile der atmosphärischen Luft darin enthalten sind. Es besteht bekanntlich darin, einen Glascylinder mit doppeltem Boden, einem festen und einem beweglichen anzuwenden, welcher, wenn er in gehöriger Stellung ist, durch sein eigenes Gewicht sich hinabsenkt. Ich suchte umsonst, mir einen solchen Apparat zu verschaffen, welcher dem Aushänge-Apparat wohl hätte angepaßt werden können; ich mußte mir daher einen andern, leichter zu construirenden, ersinnen.

Derselbe besteht aus einer eisernen Röhre, an deren (unterm) Ende ein ebenfalls eiserner Kegel sich befindet, dessen Durchmesser an |73| der Basis drei- bis viermal so groß ist, als jener des Cylinders. Dieser Kegel wird an dem Cylinder mittelst eines Scharniers und einer Feder fest gehalten. Wird diese leztere leicht gedrükt, so macht der Kegel eine rotirende Bewegung und das in den Kegel eintretende Ende des Cylinders wird dadurch frei. Man bringt nun ein mit Queksilber gefülltes Glasrohr in die Eisenröhre und den Kegel in seine frühere Stellung.

Diesen Apparat verbindet man mit der Aushänge-Vorrichtung, senkt ihn ins Meer hinab und läßt, wenn er in der gehörigen Tiefe ist, den Bleiring fahren, welcher durch seinen Stoß das Glasrohr abwärts schnellt. Das Queksilber fällt in den Kegel und an dessen Stelle tritt Meerwasser, welches nicht mehr austreten kann, weil der offene Theil des Glasrohrs in das Queksilberbad taucht.

Es müssen aber einige Vorsichtsmaßregeln beobachtet werden, damit die Operation gelinge; es darf erstens keine Luftblase weder im Cylinder, noch im Trichter bleiben; es muß ferner ein Glasrohr gewählt werden, welches durch den Stoß nicht springt und bei der abwärts schnellenden Bewegung nicht zu viel Queksilber verliert. Ich halte es für gut, auf dem offenen Ende einen kleinen eisernen Aufsazring anzubringen, welcher angekittet würde. Jedenfalls ist es, ehe man große Tiefen untersucht, rathsam, die Gloken oder Glasröhren mehrmal 20 bis 30 Meter tief zu probiren, um zu sehen, ob sie gehörig ausgießen.

Will man das geschöpfte Wasser aufbewahren, so bringt man den Finger unter das Queksilber, verschließt die Glasröhre, welche man aus dem Cylinder zieht, und stellt sie in eine Queksilber enthaltende Flasche.

Man nimmt allgemein an, daß an seiner Oberfläche mit comprimirten Gasen in Berührung stehendes und von diesen selbst comprimirtes Wasser, von denselben für jede Atmosphäre Druk so viel absorbirt, als wenn es bloß dem Druk einer einzigen Atmosphäre ausgesezt wären, so daß also das absorbirte Gewicht dem Druk proportional ist.

Wenn nun das im Meerwasser aufgelöste Gas, wie wir eben voraussezten, nur vom Druk abhinge, so müßte in einer Tiefe von 1000 Metern geschöpftes Wasser, welches einem Druk von 100 Atmosphären ausgesezt ist, 100mal mehr Gas enthalten, als das an der Oberfläche befindliche. Nun weiß man, daß das Wasser bei ungefähr 15° C. und einem Druk von 0,760 Meter, 1/33 seines Volums an Gas auflöst. Demnach müßte 1000 Meter tief geschöpftes und an die Oberfläche gebrachtes Wasser ungefähr sein dreifaches Volum an Gas entwikeln.

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Mit dieser Theorie stimmen aber die durch genaue Versuche erhaltenen Resultate nicht überein. Das Gewicht des in einem bestimmten Gewichte Wassers aufgelösten Gases ist ziemlich constant, in welcher Tiefe es auch geschöpft seyn mag.

Diese Anomalie läßt sich, wie ich glaube, folgendermaßen erklären: nimmt man an, daß das Meerwasser an der Oberfläche Poren habe, so muß auch dasjenige in der Tiefe ungefähr eben so viele haben; denn das Wasser ist sehr wenig zusammendrükbar. Wenn nun das aufgelöste Gas dasjenige ist, welches in die die flüssigen Molecüle trennenden Räume dringt, so muß es sich in der Tiefe und auf der Oberfläche gleichförmig verbreiten, denn da der Druk der flüssigen Theilchen vom Wasser selbst ertragen wird, so schlüpfen die Gastheilchen in die Poren des Wassers, wie in die eines festen Körpers. Der Druk ist gleichförmig, indem er nur von dem der Atmosphäre und von dem des aufgelösten Gases abhängt, welcher leztere vernachlässigt werden kann. Diese Hypothese hat Aehnlichkeit mit jener Dalton's für den Druk der Gasgemische, wobei er annimmt, daß jedes Gas so wirkt, als wäre es allein vorhanden.

Wir haben hiebei vorausgesezt, daß die Temperatur des Meers in der Tiefe und an der Oberfläche gleich sey; in der Regel aber ist dem nicht so; da nun das Wasser bei gleichem Druke um so viel mehr Gas absorbirt, je kälter es wird, so muß das aus einer Zone geschöpfte Wasser, wo es eine Temperatur von 3–4 Graden hat, wenn es in ein Medium von höherer Temperatur gebracht wird, eine von dem Unterschiede der Temperaturen bedingte Quantität Gas entwikeln.

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