Titel: BUDDE: Werner Siemens' wissenschaftliche Tätigkeit.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1916, Band 331 (S. 400–405)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj331/ar331084

Werner Siemens' wissenschaftliche Tätigkeit.

Von Professor Dr. E. Budde, Berlin-Wilmersdorf.

Es ist nicht ganz leicht, die rein wissenschaftlichen Leistungen Werner Siemens' von seinen technischen zu trennen, da ja sein Lebenswerk gerade dadurch so bedeutend wurde, daß er stets darauf ausging, die technischen Arbeiten auf wissenschaftliche Erkenntnis zu stützen. Wir wollen hier speziell diejenigen Schriften in Betracht nehmen, in welchen er rein wissenschaftliche Beobachtungen und Betrachtungen veröffentlicht oder neue Hilfsmittel der Messung und Begriffsbildung angegeben hat.

Die Reihe beginnt mit einer Abhandlung „Ueber die Anwendung der erhitzten Luft als Triebkraft“,1) welche in dieser Zeitschrift erschienen ist. Er lenkt in dieser Schrift die Aufmerksamkeit der Deutschen auf eine in Dundee aufgestellte Heißluftmaschine und versucht, nach einer brieflichen Mitteilung, die ihm aus England zugegangen war, die Funktion derselben klar zu stellen. Die Mitteilung scheint aber mangelhaft gewesen zu sein, und zu einer wirklichen Theorie der Maschine fehlte damals die unentbehrliche Grundlage, die mechanische Wärmelehre. Was heute noch an dem Aufsatz interessiert, ist weniger der beschreibende Inhalt, als die Begeisterung des wissenschaftlichen Technikers für neue fruchtbare Gedanken von allgemeiner Bedeutung.

In demselben Jahre berichtet er über „Die Anwendung des elektrischen Funkens zur Geschwindigkeitsmessung“.2) Er selbst bezeichnet den Plan, elektrische Funken zur Geschwindigkeitsmessung zu benutzen, als einen „früheren“, sein Grundgedanke ist also älter als 1845, doch liegt keine nähere Andeutung über die Zeit der Entstehung vor. Sein Chronoscop ist einfach ein genau gearbeiteter rotierender Zylinder von poliertem Stahl, dem eine isolierte Metallspitze gegenübersteht, und die grundlegende Bemerkung ist die, daß der durch irgend ein Ereignis ausgelöste elektrische Funke den Zeitpunkt des Ereignisses schneller und schärfer markiert als irgend eine mechanische Vorrichtung, welche stets Trägheit und Reibungshindernisse zu überwinden hat. Seine Versuche hatten ihn gelehrt, daß jeder, wenn auch schwache Funke, auf dem Stahl einen scharf begrenzten und deutlich sichtbaren Punkt macht. Damit ist das Prinzip gegeben: Man kann auf dem Zylinder Sekundenpunkte markieren und läßt durch die zu beobachtende Erscheinung einen Funken auslösen, der sich gleichfalls auf dem Zylinder abzeichnet. Teilt man den Umfang des Zylinders in 1000 Teile, läßt ihn zehn mal in der Sekunde umlaufen und schätzt noch Zehntel des Abstandes zwischen zwei Teilstrichen, so kommt man auf eine Genauigkeit von 0,00001 Sekunden. Als Hauptfehlerquelle betrachtet er etwaige Unregelmäßigkeiten der Drehung des Zylinders, bemerkt aber gleich, daß diese bei der großen Drehgeschwindigkeit durch die Trägheit unschädlich gemacht werden.

Die ganze Einrichtung ist zunächst auf die Messung von Geschoßgeschwindigkeiten zugeschnitten, doch verweist er selbst auf andere Anwendungen, insbesondere auf die Messung der damals noch recht ungenau bekannten Geschwindigkeit, mit welcher elektrische Störungen in Metalldrähten fortschreiten. Diesen Gedankengang hat er später wieder aufgenommen und berichtet über seine diesbezüglichen Versuche in einer Abhandlung, welche den Titel führt: „Messung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Elektrizität in suspendierten Drähten“.3) Das Chronoscop ist im wesentlichen dasselbe geblieben, nur ist der Stahlzylinder berußt, um die Funkenmarkierungen deutlicher hervortreten zu lassen. Der Körper des Chronoscops wird an Erde gelegt, und es werden zwei Leydener Flaschen, deren äußere Belege leitend miteinander verbunden sind, isoliert aufgestellt; die inneren Belege beider Flaschen sind mit dem funkengebenden Stift des Chronoscops verbunden, und zwar eine durch einen ganz kurzen Draht, die andere durch eine Telegraphenleitung von rund 3½ bis 25 km Länge. Verbindet man die äußeren Belegungen beider Flaschen plötzlich mit der Erde, so entladen sich beide durch den Stift, und zwar die eine auf dem Wege von verschwindender Länge, die andere auf dem langen Wege durch die Telegraphendrähte. Es entstehen also auf dem Stahlzylinder zwei Funkenmarken, deren Abstand die Zeit angibt, um welche die Entladung durch den langen Draht hinter derjenigen durch den kurzen Draht zurückbleibt. Er findet für eiserne Drähte von 25⅓, 23⅓ und 3⅓ km Länge Verzögerungen, welche auf eine lineare Fortpflanzungsgeschwindigkeit von 202600–241800 km/sec–1 schließen lassen. Seine Zahlen kommen der Lichtgeschwindigkeit näher als diejenigen von Fizeau und Gounelle, welche damals als die besten galten. Sowohl im Titel wie im Text spricht er von Fortpflanzungsgeschwindigkeit schlechthin; er ist sich aber klar darüber, |401| daß die Größe, welche eigentlich gemessen wird, nicht eine reine Fortpflanzungsgeschwindigkeit ist, sondern daß das gemessene Zeitintervall die Differenz derjenigen Zeiten bedeutet, in welchen die funkengebende Spitze bis zur Schlagweite geladen wird. Er hat auch früher schon die Kapazitätsladung der Drähte erkannt, bestimmt die Verzögerung, welche durch diese hervorgebracht wird, und findet, daß sie im gegenwärtigen Fall nur einen sehr kleinen Bruchteil der gemessenen Gesamtverzögerung ausmacht, daß also die Verzögerung in der Hauptsache tatsächlich auf die Leitung durch den langen Eisendraht zurückgeführt ist. Er plant auch Versuche mit Kupferdrähten, die aber nicht zur Ausführung gekommen zu sein scheinen. Nebenher wird beobachtet, daß die Flaschenentladung auf der berußten rotierenden Stahlfläche nicht eine Marke, sondern eine Reihe von Marken zurückläßt. Bei dem kurzen Draht mag die Oszillation der Entladung mitgespielt haben; für die Erscheinung, welche sich bei der Benutzung des langen Drahtes herausstellt, gibt er eine rationelle Erklärung durch den Umstand, daß der Funkenkanal von dem rotierenden Zylinder bis zu einer gewissen Grenze mit fortgeführt wird. Findet also ein kontinuierlicher Nachschub von Elektrizität an die Spitze statt, so wird sich der Kanal zuerst verlängern, dann abkühlen und abreißen, und ein neuer Funke wird unmittelbar unter der Spitze einsetzen.

Die Anfänge zu weiteren Aufschlüssen von erheblicher Tragweite finden sich in seinem ersten Artikel über telegraphische Leitungen und Apparate.4) Dieser ist zum Teil technischen Inhalts und führt insbesondere die nahtlos umpreßten Guttaperchadrähte ein, eine Tat, die sich bekanntlich auch für die Praxis der physikalischen Experimente als hervorragend wichtig erwiesen hat. Ferner werden zum ersten Male die Erscheinungen erwähnt, welche die atmospärische Elektrizität, auch abgesehen von Gewittern, an isoliert aufgehängten Luftleitungen hervorruft. Es wird erkannt, daß die Störungen in bergigen Gegenden stärker sind als in der Ebene, sowie auch, daß sie durch Regen und namentlich durch Schneefall verstärkt werden. Auch sind schon Ströme erwähnt, die durch Schwankungen des Erdmagnetismus (zunächst nur bei Nordlichtern; später werden auch Erdströme erwähnt, die ohne Nordlicht auftreten), in unterirdischen Leitungen induziert werden.

Dann aber folgt erstens die Methode zur Berechnung der Lage eines Isolationsfehlers in einem unterirdischen Kabel. Diese wird in zwei späteren Aufsätzen „Umriß der Prinzipien und des praktischen Verfahrens bei der Prüfung submariner Telegraphenleitungen auf ihren Leitungszustand“ von W. Siemens und C. William Siemens,5) und „Beiträge zur Theorie der Legung und Untersuchung submariner Telegraphenleitungen“6) weiter erörtert. Die letztere dieser beiden Abhandlungen enthält zugleich die Theorie der mechanischen Vorgänge bei der Legung eines Kabels in tiefem Wasser. Der Inhalt gestattet keinen kurzen Auszug, man weiß allgemein, daß er grundlegend für die ganze Telegraphie geworden ist.

Zweitens aber findet sich in der Abhandlung vom Jahre 1850 zum ersten Male die Entdeckung der Kapazitätsladung bei isolierten Drähten, welche in einer leitenden Umgebung verlegt sind. Der isolierende Ueberzug der Drähte tritt nach dem Ausdruck von W. Siemens als kolossale Leydener Flasche auf, deren eine Belegung der Draht, deren andere die Feuchtigkeit des Erdbodens bildet und zu deren Ladung ein Teil des in den Draht eindringenden elektrischen Stromes verwendet wird. In der zitierten Abhandlung betrachtet er diese Erscheinung zunächst vom praktischen Gesichtspunkt aus. Später aber führt er seine Bemerkungen weiter aus in einem Artikel über die elektrostatische Induktion und die Verzögerung des Stromes in Flaschendrähten.7) In diesem Aufsatz ist er zu der Erkenntnis fortgeschritten, daß auch oberirdische Leitungen mit der gegenüberliegenden Erde einen Kondensator bilden, dessen Dielektrikum die Luft darstellt, daß also auch sie eine Kapazitätsladung annehmen. Um die Bedeutung seiner Leistung zu würdigen, muß man sich den damaligen Stand der Theorie in Deutschland vergegenwärtigen. William Thomson hatte kurz vorher seine bekannten Abhandlungen über die peristaltische Bewegung der Elektrizität in Kabeln veröffentlicht. Die technische Frage war dadurch in der Hauptsache erledigt, und Siemens wendet sich mehr der rein wissenschaftlichen Seite zu. Die Anschauungen Faradays fingen an, sich in Deutschland zu verbreiten, fanden aber bei uns nur langsam Aufnahme und noch mancherlei Widerspruch; es sei daran erinnert, wie sie unter anderen von Peter Rieß bekämpft wurden. Es fehlte noch der von Maxwell später gelieferte Nachweis, daß Fernwirkungstheorie und Nahewirkungstheorie in letzter Linie zu den gleichen ponderomotorischen und elektromotorischen Ergebnissen führen – sie unterscheiden sich im Grunde nur dadurch, daß die eine die Wirkung an den greifbaren Objekten, die andere aber dieselbe Wirkung am kraftübertragenden Medium beziffert. Diese Auffassung war noch nicht klar durchgebildet. Man wußte auch schon seit Volta, daß zwischen der „Volta-Elektrizität“ und der mittels der Elektrisiermaschine erzeugten kein wesentlicher Unterschied sei. Aber der Begriff der konstanten Potentialdifferenz zwischen den beiden Polen einer galvanischen Säule war noch nicht so allgemein eingedrungen, daß man sie nicht noch gelegentlich als etwas besonderes betrachtet hätte. W. Siemens hatte erkannt, daß gerade diese konstante Potentialdifferenz ein bequemes Hilfsmittel zur Untersuchung von Kondensatorladungen abgeben würde und stellte sich die Aufgabe, auf dem reinen Versuchswege die Gesetze der Ladung eines Kondensators durch Volta-Elektrizität zu finden. Er beschreibt zuerst die experimentellen Mittel, deren er sich bedient, und stellt dann empirisch die Sätze fest:

|402|

1. Die Ladung eines Kondensators durch eine Batterie ist proportional der elektromotorischen Kraft der Batterie.

2. Sie ist unabhängig vom Widerstände der Zuleitungsdrähte und unabhängig von der Lage des Ortes, an welchem der Zuleitungsdraht die Belegung des Kondensators berührt.

3. Sie wird durch ableitende Berührung eines Batteriepols oder einer Belegung nicht geändert.

Man sieht ohne weiteres, daß die drei Sätze den Satz vom konstanten Potentialunterschied an den beiden Polen einer Volta-Batterie bestätigen. Dann aber geht er weiter und bestätigt die von Faraday entdeckte Abhängigkeit der Ladung von der Dielektrizitätskonstante des Isolators, der die beiden Belegungen des Kondensators trennt. Er bestätigt ferner die Faradaysche Ansicht, daß ein sogen, geladener Konduktor stets nur die eine Hälfte eines Kondensators bildet, dessen andere Belegung durch die Zimmerwände oder die Erdoberfläche dargestellt wird. Kurz, seine Abhandlungen gestalten sich immer mehr zu einer Apologie der Faradayschen Feldtheorie. Dabei zeigt sich bei ihm ganz deutlich die intuitive Einsicht, daß, was ponderomotorische und elektromotorische Wirkungen angeht, die Faradaysche Theorie von der Fernwirkungslehre in ihren Endergebnissen nicht zu unterscheiden sein würde. Er schreibt „wahrscheinlich wird sich die Bedingung, daß die freie Oberfläche der elektrischen Schicht eine Gleichgewichtsfläche sein müsse, aus dem Molekularverteilungsgesetz (Nahewirkungstheorie) herleiten lassen – wodurch der Widerspruch zwischen beiden Theorien beseitigt würde“. Bezeichnend für seine praktische Art ist, daß am Schlusse seines Artikels nebenher die Ozonröhre erfunden wird. Dann kehrt er wieder zur Faradayschen Auffassung zurück und faßt die elektrischen Leiter auf als „polarisierte Räume im elektrisch polarisierten Medium (Dielektrikum) mit der Eigenschaft, die Polarisation ihrer Umgebung von einem Punkte ihrer Grenzfläche zu jedem anderen übertragen zu können“, in heutiger Ausdrucksweise als Lücken im Dielektrikum mit unmerklich kleiner Relaxationszeit.

Im gleichen Sinne ist eine spätere Abhandlung über Erwärmung der Glaswand der Leydener Flasche durch die Ladung8) gehalten. Er setzt einen Kondensator aus zwei belegten Glasplatten zusammen und legt zwischen die beiden Platten, also in das Innere des Dielektrikums, eine in isolierenden Kitt eingebettete Thermosäule. Werden die Belegungen abwechselnd ge- und entladen, so zeigt die Thermosäule eine sofort beginnende und bei Fortsetzung der Operation beständig steigende Wärmeerzeugung im Innern des Dielektrikums an. Er zeigt, daß diese Erwärmung weder durch Leitung, noch durch Kompression, noch auch durch Rückstandsbildung erklärt werden kann, und beweist damit, daß sie durch die Polarisation des Dielektrikums hervorgebracht ist.

Wir berühren hier eine weitere Abhandlung „Beiträge zur Theorie des Eletromagnetismus“,9) die mit dem Vorstehenden durch Verwandschaft der Gesichtspunkte zusammenhängt. Wie früher die Polarisation des Dielektrikums, so betrachtet er hier die Magnetisierung als molekularen Vorgang, und zieht aus der Ampère-Weberschen Theorie den Schluß: Sind im Eisen Elementarmagnete in gegebener begrenzter Zahl vorhanden, und beruht die Magnetisierung darauf, daß diese Elementarmagnete in die gleiche Richtung gedreht werden, ohne daß ihre Anzahl sich wesentlich ändert, so kann eine magnetisierende Kraft auf ein und dasselbe Stück Eisen nicht die gleiche Wirkung haben, wenn sie das eine Mal allein vorhanden ist, und wenn das andere Mal neben ihr bereits eine zu ihr senkrechte magnetisierende Kraft besteht. Er bestätigt diesen Schluß, indem er ein Eisenrohr mit zwei Wicklungen umgibt, derart, daß die Windungsebenen der einen Wicklung senkrecht zur Achse des Rohres stehen, die anderen aber der Achse parallel sind. Die Wicklungen erster Art magnetisieren also das Rohr longitudinal, diejenigen zweiter Art tangential. Es zeigt sich, daß der longitudinale Magnetismus bei unverändertem Strom sofort geschwächt wird, wenn man durch die Windungen zweiter Art die tangentiale Magnetisierung eintreten läßt. An diesen Versuch knüpft er weiter theoretische Betrachtungen, auf deren Grundlage wir später noch zurückkommen. Es gelingt ihm ferner, die Schirmwirkung des Eisens gegen magnetische Kraft experimentell nachzuweisen.

Es folgt nun eine seiner bedeutendsten Taten, die Einführung der Siemenseinheit. Die Abhandlungen über diesen Gegenstand sind unten zitiert.10) Der Gedanke, daß ein bei gewöhnlicher Temperatur flüssiges halbedles Metall, und nur ein solches, sich hinreichend homogen und reproduzierbar erweisen würde, um den besten Etalon für Widerstandsgrößen abzugeben, lag nahe und war schon vorher geäußert; aber Siemens begnügte sich nicht mit dem unbestimmten Gedanken, sondern er wies nach, daß Quecksilber sich mit ausreichender Zuverlässigkeit reinigen läßt und gab gleichzeitig die Maßregeln an, welche erforderlich sind, um reproduzierbare Ureinheiten mit einer Genauigkeit herzustellen, welche der Meßgenauigkeit entspricht. Wie er durch Herstellung und Verbreitung bequemer Widerstandskästen usw. für die Ausbreitung seines rationellen Meßverfahrens gesorgt hat, ist allbekannt. Die Wohltat, welche er damit dem ganzen Meßwesen erzeigte, wird seit nahe zwei Generationen als selbstverständlich hingenommen; nur die älteren Physiker erinnern sich heute noch des Zustandes, aus welchem sie durch W. Siemens erlöst wurden. Die durchschlagendste Anerkennung findet sein Vorgehen in der Tatsache, daß das internationale Ohm noch heute praktisch als 1,06 SE definiert ist.

|403|

In der gleichen Richtung hat er später weitergearbeitet. Zuerst 1874 durch Einführung seiner Methode für die direkte Messung des (inneren) Widerstandes galvanischer Ketten.11) Diese ist jedem Elektriker bekannt. Ferner hat er sich nach den Pariser Konferenzen von 1881 und 1884 bemüht, auch für die in Paris angenommene Viollesche Lichteinheit einen bequemen Etalon zu schaffen. Er weicht insofern von Violles ursprünglichem Vorschlag ab, als er nicht die Leuchtkraft des erstarrenden, sondern diejenige des schmelzenden Platins für die Einheit zugrunde legt. Wenn er damit keinen dauernden Erfolg erzielt hat, so liegt die Schuld nicht an ihm – sein Etalon ist vielmehr immer noch der beste unter den damals versuchsweise eingeführten –, sondern daran, daß die Viollesche Einheit längst als wenig brauchbar erkannt ist. Siemens selbst hatte in Paris die Hefnerlampe als Einheit vorgeschlagen, die sich dann auch als brauchbares Provisorium erwiesen hat.

Um 1865 trat an ihn die Aufgabe der Rohrpostbeförderung heran. Für die Bewältigung des Problems fehlte noch die wissenschaftliche Grundlage, nämlich Messungen über die Geschwindigkeiten, welche die Luft in einem Rohr von einigen Kilometern Länge und einem Durchmesser von etwa 8 cm (3 Zoll) annimmt, wenn zwischen den beiden Enden des Rohres eine gegebene Druckdifferenz besteht. Diese Lücke füllte er durch eigene Versuche aus und berichtet darüber in einer Abhandlung über das Bewegungsgesetz der Gase in Röhren.12) Das Hauptergebnis ist eine empirische Formel für die Geschwindigkeit v der Luft in der Entfernung x vom Rohranfang, welche die Gestalt hat

Darin ist l die Länge des Rohres, d sein lichter Durchmesser, h der Druck an der Eintrittsöffnung, h1 der Druck an der Austrittsöffnung, und a eine Konstante, welche von der Natur der inneren Rohrfläche abhängt. Er bestimmt diese Konstante für sein Material zu 15950 und begründet die in den Messungsergebnissen auftretenden kleinen Abweichungen von der Formel durch die Adhäsion einer Luftschicht an der metallenen Innenwand des Rohres. (Der Faktor von a in der Formel ist, wie man leicht sieht, eine reine Zahl, also gilt der Wert der Konstante a für die damals gebräuchliche Längeneinheit, d.h. für preußische Fuß.)

Weiter folgt 1874 eine Untersuchung über die Abhängigkeit der elektrischen Leitungsfähigkeit der Kohle von der Temperatur,13) zu der offenbar die Erfindung der Dynamomaschine und die Bedeutung der Kohle als Stromträger Veranlassung gegeben hatte. Die Frage, ob der Leitungswiderstand der Kohle bei steigender Temperatur wächst oder fällt, war damals viel umstritten; Siemens erkannte die Hauptschwierigkeit: sie liegt darin, daß Kohle, die man in Quecksilber taucht, mit einer Luftschicht überzogen bleibt, die einen mit der Temperatur veränderlichen Uebergangswiderstand leistet. Er umging dieses Hindernis, indem er die Kohle galvanisch verkupferte, wobei die Verkupferungsflüssigkeit selbst die adsorbierte Luft auflöst. So konnte er für Gasretortenkohle die Beobachtung von Matthiessen bestätigen, daß diese die Elektrizität bei höherer Temperatur besser leitet, während die Kunstkohlen sich ungleich verhielten.

Im Jahre 1873 wurde die Einwirkung des Lichtes auf die elektrische Leitungsfähigkeit des Selens bekannt. Sie erregte bei W. Siemens lebhaftes Interesse und veranlaßte ihn, eingehende Untersuchungen14) vorzunehmen. Die zahlreichen Einzelheiten, über die er berichtet, lassen sich nicht wohl kurz wiedergeben. Er gibt aber zum ersten Mal eine umfassende Uebersicht über die Eigenschaften, welche das Selen annimmt, wenn es verschiedenen Temperaturen ausgesetzt wird. In der Hauptsache stellt er fest, daß das Selen in drei Modifikationen existiert. Die erste, das glasige Selen, entsteht, wenn das geschmolzene Selen schnell auf gewöhnliche Temperatur abgekühlt wird – wir würden sie heutzutage als Unterkühlungsprodukt des geschmolzenen Selens bezeichnen. Ihr Leitungswiderstand ist unmeßbar groß und das Licht wirkt nicht merklich auf sie. Die zweite ist kristallinisch und entsteht, wenn das Selen auf einer Temperatur zwischen 100 und 160° gehalten wird. Sie ist mäßig lichtempfindlich. Die dritte nennt er metallisch; sie entsteht bei längerer Erwärmung auf 200 bis 210°, leitet erheblich besser als die zweite und besitzt die ausgesprochenste Lichtempfindlichkeit. Bei 217° tritt die Schmelzung ein. Die Leitungsfähigkeit geht wieder herab und steigt bei längerem Erhitzen langsam. Siemens legt die Verhältnisse in Kurven dar, untersucht eingehend die merkwürdigen Veränderungen, welche eintreten, wenn man das Selen längere Zeit auf höherer Temperatur hält, konstatiert (auch gegen Widerspruch), daß das Selen der einzige bekannte Körper ist, der diese besondere Lichtempfindlichkeit zeigt, erklärt die Ermüdungserscheinungen dadurch, daß sich bei längerer Bestrahlung eine weniger durchsichtige Schicht bildet, und bestätigt durch spätere Versuche die Frittssche Entdeckung, daß im beleuchteten Selen auch eine elektromotorische Wirkung auftritt. Er dachte von vornherein daran, den Stoff zur Konstruktion eines objektiven Photometers zu verwerten, hat auch Selenzellen gebaut, deren Form sich für diesen Zweck eignete, aber die bekannten großen Unregelmäßigkeiten, welche vom Selen nicht zu trennen sind, haben, wie jedermann weiß, schließlich dahin geführt, daß die Selenphotometer keinen dauernden Boden gewonnen haben. Es findet sich bei ihm |404| auch schon der Satz, der in späteren Versuchen, die Eigenschaften des Selens näher zu deuten, eine große Rolle spielt: Man muß annehmen, daß ein wesentlicher Teil des Widerstandes des Selens in den Grenzschichten an den Zuleitungsflächen seinen Sitz hat, und daß diese Grenzschichten durch den elektrischen Strom elektrolytisch verändert werden.

Darüber hinaus findet man in der Abhandlung vom Jahre 1876 einen ersten Versuch zu einer Theorie der metallischen Leitung. Nach seiner Ansicht soll der Widerstand wesentlich auf der Wärme beruhen, und die Metalle im festen Zustande sollen keine latente Wärme enthalten. Gerade darin soll die Bedingung der metallischen Leitung liegen. Bekanntlich hat Clausius im Jahre 1858 aus den von Arndtsen gegebenen Zahlen den Satz abgeleitet, daß der Leitungswiderstand der einfachen Metalle im festen Zustande der absoluten Temperatur angenähert proportional ist. W. Siemens sieht in seinem Satz eine Erklärung hierfür, sowie für die weitere Tatsache, daß beim Schmelzen (und schon in der Nähe des Schmelzpunktes) eine erhebliche Zunahme des Widerstandes eintritt. Man kann darin eine Vorahnung derjenigen Theorien erblicken, welche die metallische Leitung durch Konvektion der Elektronen erklären; für diese besteht das Wesen des Leitungswiderstandes darin, daß die durch die elektromotorischen Kräfte nach einer bestimmten Richtung verschobenen Elektronen immer wieder in die Wärmebewegung hineingerissen werden und dadurch ihre einseitige Verschiebungsgeschwindigkeit immer wieder verlieren. Vom Gesichtspunkte dieser Theorie aus erscheint der Grundgedanke richtig, daß die Wärme im Metall den Leitungswiderstand bedinge.

Ein Zwischenstück bildet seine Abhandlung über das Leuchten der Flamme,15) welche an eine Sonnentheorie seines Bruders William Siemens anknüpft, aber durchaus unabhängig die Frage behandelt, ob reine, staubfreie Gase, insbesondere Verbrennungsprodukte, Licht aussenden. Die Experimente wurden teils an dem gasförmigen Inhalt der Glasöfen von Friedrich Siemens in Dresden, teils an einem eigens dazu aufgestellten Apparat vorgenommen. Ihr Ergebnis lautet: Staubfreie Gase senden auch bei einer Temperatur zwischen 1500 und 2000° C keine merkliche Menge von sichtbarem Licht aus, wohl aber eine geringe Menge von ultraroten Wärmestrahlen. Er zieht den weiteren Schluß, daß das Leuchten der (rußfreien) Flamme mit der chemischen Aktion zusammenhänge. Diese Aktion wird als elektrochemisch aufgefaßt und demgemäß in Analogie mit dem elektrischen Licht gebracht.

Die theoretischen Erwägungen, welche er in der oben erwähnten Abhandlung vom Jahre 1881 anstellte, haben offenbar in ihm nachgewirkt und nach drei Jahren in einer Abhandlung „Beiträge zur Theorie des Magnetismus“16) eine Frucht getragen, die später sehr bedeutungsvoll wurde. Er kommt wieder auf die Faradaysche Kraftlinientheorie zurück und findet als Hauptergebnis die mathematische Analogie zwischen magnetischen Kraftlinien und elektrischen Stromlinien. Ein in sich geschlossener magnetisierter Eisenring kann danach formal behandelt werden wie ein in sich geschlossener stromleitender Ring; dabei entspricht die Kraftlinienzahl der Intensität des elektrischen Stromes, die magnetisierende Kraft der elektromotorischen Kraft, die Permeabilität der elektrischen Leitungsfähigkeit. Ist ein Elektromagnet nicht in sich geschlossen, so laufen die magnetischen Kraftlinien doch in sich zurück und der umliegende mit nichtmagnetischer Materie erfüllte Raum (evtl. das umgebende Vakuum) ist dabei einfach mit einer formalen Leitungsfähigkeit, also mit einer Permeabilität in Rechnung zu setzen, die bedeutend kleiner ist als diejenige des Eisens. Für den Durchschnitt seiner Versuche setzte er die Permeabilität der Luft vorläufig 500 mal kleiner als die des Eisens bei mittlerer magnetisierender Kraft. Hiermit war die Grundlage gegeben, auf der später zuerst von G. Kapp und dann von den Brüdern Hopkinson die Theorie der magnetischen Kreise und speziell der Dynamomaschine aufgebaut wurde.

Schließlich ist noch ein Blick auf Siemens' Beiträge zur kosmischen Physik zu werfen. Die „Beschreibung ungewöhnlich starker elektrischer Erscheinungen auf der Cheops-Pyramide bei Cairo während des Wehens des Chamsins“17) stellt fest, daß der vom Chamsin in die Höhe gewirbelte Wüstensand eine kräftige elektrische Ladung besitzt, welche durch die Spitzenwirkung der Pyramide gerade auf ihrem Gipfel besonders merklich wird.

Auch der spätere Aufsatz „Physikalisch-mechanische Betrachtungen, veranlaßt durch eine Beobachtung der Tätigkeit des Vesuvs im Mai 1878“18) knüpft an eine zufällige Beobachtung an und stellt die Hypothese auf, daß der Vesuvkrater nicht überhitzte Wasserdämpfe, sondern brennbare Gase ausstößt, welche sich periodisch mit Luft mischen und dadurch zu den beobachteten heftigen Explosionen Anlaß geben. Daran schließen sich allgemeine Betrachtungen über Vulkanismus und Konstitution der Erde, von denen zwei noch heutigen Tages beachtenswert erscheinen. Die eine bezieht sich auf die Frage, wie es zugeht, daß die alten Lavawege ruhender Vulkane sich bei späteren Ausbrüchen wieder öffnen; er findet die Erklärung darin, daß die Lava sich beim Erstarren stark zusammenzieht und daß dadurch Zerklüftungen und Kanäle entstehen, welche später brennbaren Gasen, glühenden Wasserdämpfen und schließlich auch neuer Lava den Durchgang gestatten. Die andere wirft die Frage auf, wie die hochliegenden Kontinente existieren können, ohne das statische Gleichgewicht zwischen Bergland und Meeresboden zu stören; er löst sie durch die Annahme, die spezifischen Gewichte der unter der Erdkruste befindlichen Massen seien so verteilt, daß der Druckunterschied dadurch ausgeglichen wird. Damit ist eine Theorie angedeutet, die bekanntlich später von einem |405| ganz anderen Ausgangspunkt, von den Messungen der Erdschwere, aus aufgestellt wurde.

Im Jahre 1883 behandelt Siemens19) die „Zulässigkeit der Annahme eines elektrischen Sonnenpotentials und dessen Bedeutung zur Erklärung terrestrischer Phänomene“ auf Grund einer Abhandlung „on the conservation of solar energy“ seines Bruders William. Daß die Sonne ein erhebliches elektrisches Potential hat, ist durch die elektromagnetische Veränderung, welche ihre Spektrallinien in der Umgebung der Flecken erleiden, in den letzten Jahren festgestellt worden. W. Siemens behandelt hauptsächlich die Frage, wie sich die Existenz des Potentials für die Erklärung terrestrischer Erscheinungen verwenden läßt. Einen kurzen Auszug gestatten seine Betrachtungen nicht; auch fehlte damals noch die Kenntnis von der Jonisierung der Luft, von der Kollektorwirkung des Regens, kurz von alledem, was die neuere Forschung zur Theorie des Gewitters beigebracht hat – und auch damit sind wir heute noch, was die Deutung der Gewittererscheinungen angeht, sehr im Rückstande.

Zuletzt folgt seine Abhandlung20) „Ueber die Erhaltung der Kraft im Luftmeere der Erde“. Die Buys-Ballotsche Beschreibung der irdischen Windverhältnisse durch zyklonische und antizyklonische Regionen genügt ihm nicht; er verlangt einen Nachweis für die Entstehung der barometrischen Maxima und Minima und für die Energiemenge, welche in ihnen zur Erscheinung gelangt. Zu dem Ende rekonstruiert und erweitert er die Dovesche Theorie der Aequatorial- und Polarströmungen und fügt den Gedanken hinzu, daß der obere vom Aequator kommende Strom auf die unteren Schichten eine Saugwirkung ausübt, ähnlich derjenigen, die man erhält, wenn man einen künstlichen Luftstrom rechtwinklig über die Oeffnung eines Glasrohres hingehen läßt. Die Unregelmäßigkeiten in der Verteilung der Minima finden ihren Grund in gelegentlichen Anstauungen der allgemeinen Strömungen. Ist dadurch einmal an irgend einer Stelle ein Auftrieb erhitzter Luft eingeleitet, so ergibt sich aus seinen Prämissen dieselbe Betrachtungsweise, welche heutiges Tags auf Grund der Helmholtz-Hannschen Föhntheorie und der Reyeschen Wirbelstromlehre ziemlich allgemein angenommen ist. Als Ursache für die Entwertung der durch die lebendige Kraft der Luftbewegung gegebenen Energie betrachtet er nicht sowohl die Reibung der Luft am Erdboden, wie die Wirbelbewegungen, welche in der Atmosphäre selbst entstehen und sich durch innere Reibung in Wärme umsetzen. Diesen Satz hat Helmholtz in seinem Aufsatz über atmosphärische Bewegungen vom Jahre 1888 eingehend bestätigt.

Die Rücksicht auf den Raum gestattet hier kein näheres Eingehen, das Gesagte genügt aber, um zu zeigen, wie Werner Siemens seinen offenen Blick stets auf die Naturerscheinungen gerichtet hielt, und wie er seine weitreichenden Kenntnisse im Dienste eines stets regen Kausalitätsbedürfnisses zu verwenden verstand. Technik und Wissenschaft sind im Laufe der Zeit über seinen Standpunkt hinausgewachsen; was der einzelne Mann seinerzeit aus persönlicher Initiative heraus geleistet hat, das wird jetzt von großen Gruppen seiner Nachfolger fortgesetzt. Aber gerade, daß er durch seine geniale Initiative diese Nachfolger herangezogen und mit dem Geist des wissenschaftlichen Sehens und Strebens erfüllt hat, das ist eine Nachwirkung seines Daseins, die ihm einen Platz unter den großen Erziehern des deutschen Volkes sichert.

|400|

D. p. J. Bd. 97 S. 324. 1845.

|400|

Pogg. Ann. 66, 435; 1845.

|400|

Ber. d. Berl. Akad. 6. Dezember 1875.

|401|

Pogg. Ann. 79, 481; 1850.

|401|

British Association Oxford, 3. Juli 1860.

|401|

Ber. d. Berl. Akad. 17. Dezember 1874.

|401|

Pogg. Ann. 102, 66; 1857.

|402|

Pogg. Ann. 125, 137; 1864.

|402|

Ber. d. Berl. Akad. 23. Juni 1881.

|402|

Werner Siemens, Vorschlag zu einem reproduzierbaren Widerstandsmaße, Pogg. Ann. 110, 1; 1860. – Ueber die Widerstandsmaße und die Abhängigkeit des Leitungswiderstandes der Metalle von der Wärme. Pogg. Ann. 113, 91; 1861.

Poggendorff in Pogg. Ann. 120, 512; 1863.

W. Siemens. Zur Frage der Widerstandseinheit. Pogg. Ann. 127, 327; 1866.

|403|

Pogg. Ann. Jubelband, 445; 1874.

|403|

Zeitschr. d. deutsch-österr. Telegraphenvereins 13; 1866.

|403|

Ber. d. Berl. Akad. 5. Januar 1874.

|403|

Ueber den Einfluß der Beleuchtung auf die Leitungsfähigkeit des kristallinischen Selens, Ber. d. Berl. Akad. 13. Mai 1875.

Ueber die Abhängigkeit der elektrischen Leitungsfähigkeit des Selens von Wärme und Licht, Ber. d. Berl. Akad. 17. Feb. 1876 und ebenda 7. Juni 1877.

Ueber die von Fritts in New York entdeckte elektromotorische Wirkung des beleuchteten Selens, Ber. d. Berl. Akad. 13. Mai 1875 und 7. Juni 1877.

|404|

Ber. d. Berl. Akad. 9. November 1882.

|404|

Ber. d. Berl. Akad. 23. Oktober 1884.

|404|

Pogg. Ann. 109, 355; 1860.

|404|

Ber. d. Berl. Akad. 17. Oktober 1878.

|405|

Ber. d. Berl. Akad. 31. Mai 1883. Wied. Ann. 20, 108; 1883

|405|

Ber. d. Berl. Akad. 4. März 1886, Wied. Ann. 28, 263; 1886.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: