Kinematics of refracted and reflected waves in inhomogeneous media with non-planar interfaces

Zusammenfassung Es werden die Grundbeziehungen für die Berechnung von Strahlen seismischer Wellen in inhomogenen Milieus abgeleitet, in denen die Geschwindigkeit allgemein von drei krummlinigen Koordinaten abhängt. Die angeführten Beziehungen stellen ein System von gewöhnlichen Differentialgleichungen erster Ordnung dar. Die numerische Lösung dieses Systems bietet eine Möglichkeit, die Strahlendiagramme, Laufzeitkurven und Isochronen für die gegebenen Geschwindigkeitsmodelle zu konstruieren. Aufmerksamkeit wird ebenfalls dem Einfall der Strahlen auf eine unebene Grenzschicht gewidmet. Die Beziehungen für die Berechnung reflektierter und refraktierter Strahlen werden abgeleitet. Anhand der abgeleiteten Beziehungen werden Strahlendiagramme und Laufzeitkurven für eine Geschwindigkeitsverteilung berechnet, die durch die vorläufige Interpretation der Ergebnisse von seismischen Tiefensondierungen am tschechoslowakischen Teil des Profils VI gewonnen wurden.     

Zur geomagnetischen Tiefensondierung

Zusammenfassung Eine Kurvenvergleichsmethode zur Interpretation räumlicher Induktions-pfeilprofile wird unter der Voraussetzung entwickelt, dass die Verteilung der von den geomagnetischen Variationen im Erdinnern induzierten Ströme linear ist. Sie gründet sich auf die lineare Abhängigkeit der Länge des Induktionspfeils von der vertikalen Komponente des Biot-Savartschen Gesetzes. Die Frequenzabhängigkeit des Induktionspfeiles ermöglicht die Angabe eines für die Leitfähigkeitsstruktur charakteristischen Widerstandes und einer Induktivität. Wird zur Bestimmung von Induktionspfeilen das gesamte Horizontalfeld benutzt, so geht die Linearität der Beziehung zwischen Pfeillänge und Ortsfunktion verloren. Für eine Reihe von Strommodellen werden derartige Ortsfunktionenp _z berechnet und diskutiert. Sie dienen als Beispiele von Musterkurven für die entwickelte Interpretationsmethode.

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Summary One curve-matching method is developed in order to interprete the geomagnetic induction arrow profiles when the distribution of telluric currents in the underground is assumed to be linear. It bases on the linear dependence of the lengths of the induction arrows from the vertical component of the Biot-Savarts Law, which is a function of the radius vector. This is valid when the inducing field has only a horizontal component and the induced horizontal field is zero. In case that the model approximates the current distribution one gets a resistivity and an inductivity from the dependence of frequency of the induction arrows. Some model curves concerning several current distributions are drawn and discussed.

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Mitteilung aus dem Geomagnetischen Institut der DAW, Potsdam, Nr. 212.     

Irregularpi2 pulsations resolved into a superposition of sinusoidal oscillations

Zusammenfassung Als Grundlage der Arbeit dient das Verfahren, dem zufolge man eine unregelmässige Schwingung auf die Summe der Sinusschwingungen überführen kann. Man geht dabei vom Komplexspektrum der gegebenen Schwingung aus, von dem Spektren der Sinusschwingungen mit entsprechender Frequenz, Amplitude und Phase sukzessiv abgezogen werden. Die beschriebene Methode wurde in der vorliegenden Arbeit für magnetische und tellurische Pi2-Pulsationen angewendet. Man hat gefunden, dass die Pi2-Pulsationen aus 3–6 Schwingungen bestehen. Auf solche Weise entstand das Material für die magnetotellurische Sondierung. Die Ergebnisse schliessen gut an die Pc3-Pulsationen an. Der Hauptbeitrag des beschriebenen Verfahrens liegt darin, dass die Anzahl der Punkte zum Finden des spezifischen Widerstandes, und zwar in verschiedenen Perioden, erhöht wird.     

Die Bora der Adria

Zusammenfassung Die Bora ist ein durch geographische Gegebenheiten lokal extremisierter Kaltlufteinbruch, der ähnliche Merkmale wie ein Kaltlufteinbruch über West- oder Mitteleuropa zeigt, jedoch in wesentlich excessiverer Form. Sie prägt dem Klima der Adria—insbesondere demjenigen der adriatischen Ostküste—typisch kontinentale Züge auf. Die Boraprognose erfordert bezüglich des Beginns und der Dauer eine grossräumige Betrachtung der Luftmassenverteilung und-bewegung, sowie der Wanderung und Entwicklung der Druckfall- und-steiggebiete, bezüglich der zu erwartenden Borastärke eine eingehende Untersuchung und Beachtung der aus der Luftmassenbewegung folgenden Entwicklung des Temperatur- und Druckgradienten im dalmatinischen Raum, wobei die Prognose des Borabeginns und-endes in dem Tagesgang der Borahäufigkeit eine zusätzliche Stütze finden kann.

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Summary The bora is a by geographical conditions locally very varied cold air invasion, who shows similar characteristics as a cold air invasion in West and Central Europe, but much more excessive. It stamps typically continental traits on the climate of the Adriatic especially that of the east coast.—The forecast of the bora requires relativ to the beginning and the duration a consideration of air-mass transformations over a large area, and of tracks and development of cyclones and anticyclones, relativ to the expected violence of the bora an intensive analysis and observation of the development of the temperature- and pressure-gradients within the dalmatian district, at which the forecast of the beginning and the end of the bora may find a further support in the daily course of the bora frequency.

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Ausführliche Einzelangaben und synoptische Beispiele enthält die Kölner Dissertation des Verfassers über dasselbe Thema.     

Zur Auswertung des ebenen Dreischichtenfalles in der Reflexionsseismik durch Potenzreihenentwicklung

Zusammenfassung Ein Verfahren zur Bestimmung der im Sinne der Methode der kleinsten Quadrate bestangepassten Schichtparameter an eine gemessene Laufzeitkurve wird angegeben. Es können höchstens drei Parameter berechnet werden, die drei übrigen Parameter müssen bekannt sein. Die Brechung wird exakt berücksichtigt. Das Verfahren ist für Berechnung durch Computer geeignet. Einfache Formeln gestatten eine angenäherte Bestimmung der unbekannten Parameter.

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Summary A procedure for determining the best fitted parameters of a three layer case to a given travel time curve by the least squares method is described. At most three parameters can be calculated, the other three have to be known. Refraction is taken into account exactly. The calculations have to be made with the aid of a computer. The unknown parameters can be determined approximatively by simple formulas.

     

Methodische Betrachtungen zur regionalen Klimakunde

Zusammenfassung Die Anwendung der synoptischen Grundlagen über das Wettergeschehen in der regionalen Klimakunde ist im Einklang mit der Definition des Klimas als der Gesamtheit der Witterung. Die Grundlagen werden aus der Analyse entnommen, welche die Bestimmung der Luftmassen (oder Luftkörper), Fronten und Grosswetterlagen zulässt. Die Erläuterung führt zu dem Versuch einer absoluten Luftmassengliederung. Verbesserte technische Voraussetzungen lassen die Darstellung von Einzelfeldern, die Feinanalyse von Luftmassen und Fronten sowie die Bestimmung der Grosswetterlage zu. Die statistische Auswertung sowie die Betrachtung des Zusammenhangs der meteorologischen Verhältnisse mit den geographischen Gegebenheiten führen zur modernen Klimakunde. Dieses Arbeitsgebiet gehört zur Grundlagenforschung. Die Nutzanwendung liegt in der Heimatklimakunde und in der regionalen Wettervorhersage.

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Summary The application to regional climatology of the synoptical elements is consistent with the conception of climate being the condensation of a variety of weather patterns. These elements are gained from analysis which is permitting the determination of air-masses (or air-bodies), frontal systems, and broad scale weather patterns. In this study it is attempted to arrive at an absolute system of air-masses. Improved technical conditions make it possible representing the distribution of individual meteor. elements, forming highly refined analyses of air-masses and frontal systems, and determining broad scale weather patterns. Statistical evaluation as well as investigations of the relationship between meteor. and geogr. factors point to modern climatology. This field of activity is part of basic research. Its practical applicability is in regional climatology and regional weather forecasting.

     

Die Laufzeitfläche einer mehrfach reflektierten Wellenfront in einem inhomogenen Körper mit beliebig gekrümmter Oberfläche

Zusammenfassung Es wird die Laufzeitfläche einer mehrfach reflektierten Wellenfront in einem vollkommen elastischen Körper, in dem die Frontgeschwindigkeitc eine stückweise stetige Funktion der Tiefez ist, und der eine beliebig gekrümmte Oberfläche besitzt, berechnet.

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Summary The travel-time surface for multiple reflections has been calculated, under the assumption that the wave-velocityc is an arbitrary function of the depthz and that the surface of the elastic body has an arbitrary curvature.

     

A relation between the vectors of stress,wind, and current at water surfaces and between the shearing stress and velocities at solid boundaries

Summary The condition of a continuous transfer of mechanical energy from air to water may be satisfied not only by the equality of wind and current vectors at the surface but also by a difference of both vectors being perpendicular to the direction of the surface stress. It gives a simple explanation for the possible gliding of the air on water surfaces which gets evident by observed deflections between wind and surface currents not only in rivers and near the shore but also in the ocean.The work of the mean wind stress at the water surface may be transformed to turbulence and wave energy of the water and to eddy energy of the air. Near solid boundaries the work of the average shearing stress must be transformed into eddy energy flowing from the boundary into the fluid. In this way its turbulence may be maintained even in the presence of a very stable stratification.

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Eine Beziehung zwischen Wind-, Strom- und Spannungsvektor an der Wasseroberfläche und zwischen Schubspannung und Geschwindigkeit an festen Begrenzungen

Zusammenfassung Aus zweidimensionalen Grenzschichtbetrachtungen folgert man, da\ die Geschwindigkeitsvektoren von Luft und Wasser an dessen Oberfläche keine Differenz aufweisen. Doch die naheliegende Forderung nach Kontinuität des übergangs mechanischer Energie durch die Wasseroberfläche hat mit Rücksicht auf die dynamische und die kinematische Grenzflächenbedingung zur Folge, da\ in jedem Augenblick und somit auch im zeitlichen oder flächenhaften Mittel an dieser wie an jeder Grenzfläche das skalare Produkt zwischen dem Differenzvektor der Oberflächengeschwindigkeiten von Luft und Wasser und dem Schubspannungsvektor verschwindet. Diese Bedingung ist auf dem Wasser nicht nur dadurch erfüllbar, da\ die augenblickliche Differenz der Geschwindigkeitsvektoren ständig verschwindet, sondern ebenfalls dadurch, da\ ihre Tangentialkomponente senkrecht auf dem Schubspannungsvektor an der augenblicklichen Grenzfläche steht. Die Summe der Arbeitsleistungen der Normalspannungen oberhalb und unterhalb der Grenzfläche ist automatisch Null wegen der kinematischen Grenzflächenbedingung und daher in diesem Zusammenhang ohne Belang.Auch wenn die mittleren Richtungen von Strom, Wind und Schubspannung gleich sind, ist bei turbulenter Bewegung an der Grenzfläche die Kontinuität des Energieübergangs nur gewährleistet, wenn die Oberfläche unregelmä\ig (der Turbulenz entsprechend) deformiert ist, wobei eine Differenz in den Beträgen von mittlerem Strom und Wind möglich und ebenso physikalisch erklärbar wird wie die beobachteten — auf Flüssen und im Küstengebiet zwangsläufigen — Unterschiede ihrer mittleren Richtungen.Im Falle verschiedener Richtungen von Wind und Strom gibt es die Möglichkeit, da\ die mittleren Vektoren von Wind und Schubspannung annähernd gleichgerichtet sind, nur, wenn ein erheblicher Teil der Arbeitsleistung der mittleren Schubspannung an der Wasseroberfläche in Turbulenz- und Wellenenergie übergeführt wird. Sind die mittleren Vektoren von Wind und Strom senkrecht zueinander und im Betrage gleich, weichen beide von der Schubspannung um 45⁰ ab (was mit der Ekmanschen Theorie nichts zu tun hat). Es besteht bei Verschiedenheit der mittleren Richtungen von Strömung und Wind nicht die Möglichkeit, da\ Schubspannungs- und Windvektor gleichgerichtet sind und au\erdem die Arbeitsleistung des mittleren Windfeldes vollständig dem mittleren Stromfeld zugeführt und nicht teilweise in Turbulenzenergie verwandelt wird.Eine Bestimmung des Windschubs auf Grund der Prandtlschen Konzeption aus Beobachtungen vertikaler Windverteilungen nahe der Wasseroberfläche ist nicht mehr in Erwägung zu ziehen, weil dabei u. a. die Richtungen von Wind- und Schubspannungsvektor als gleich vorausgesetzt werden. Die mögliche Differenz der Richtungen von Wind und Schubspannung wäre auch in numerischen Berechnungen z. B. von Sturmfluten zu berücksichtigen, insbesondere, wenn der Oberflächenstrom infolge Küstennähe und Gezeitenstroms beträchtliche Richtungsabweichungen vom Wind aufweist.Nicht nur die mögliche Arbeitsleistung des turbulenten Zusatzfeldes durch seine Tangential-(und Normal-) Spannungen kann zur Erzeugung und Entwicklung von Windwellen beitragen. Auch eine direkte Arbeitsleistung des ausgeglichenen Windfeldes wirkt schon bei schwachem Wind in derselben Weise; sie ist zur Erzeugung von Driftströmen sogar notwendig, da das turbulente Zusatzfeld des Windes durch seine Arbeitsleistung nur die Turbulenz- und Wellenenergie des Wassers, aber nicht die Bewegungsenergie seines mittleren Stromfeldes zu vergrö\ern vermag. Demgegenüber kann mit Hilfe der Fluktuationen an der Wasseroberfläche die (wie nahe festen Begrenzungen) mit einem Gleiten verbundene Arbeitsleistung des ausgeglichenen Windfeldes verwandelt werden in Turbulenzenergie. In der Randschicht von festen Begrenzungen mu\ dies vollständig geschehen, da an ihnen keine Arbeit geleistet werden kann. Das führt zu einem Strom von Turbulenzenergie von der Begrenzung in das Stromfeld hinein, wodurch auch bei sehr stabiler und Turbulenz dämpfender Schichtung eine Erhaltung des turbulenten Zusatzfeldes und ein Abbau der Stabilität in Grenzflächennähe gefördert wird.Die entwickelten Vorstellungen widersprechen teilweise den vorherrschenden, welche den vektoriellen Charakter des Geschwindigkeitsfeldes ungenügend berücksichtigen oder zu weitgehender Analogie zu bewährten Modellen von laminaren Strömungen ihre Entstehung verdanken. Man mag in der Strömungslehre mit diesen Unvollkommenheiten auskommen; dennoch lä\t sich nicht leugnen, da\ sie keine Erklärung bekanntester Beobachtungstatsachen der Meteoro-Hydrographie wie z. B. die Richtungsabweichung zwischen Strom und Wind an der Wasseroberfläche gestatten. Au\erdem erklären sie nicht die Entwicklung von Fluktuationen an der Oberfläche als Erfordernis für einen kontinuierlichen übergang von Bewegungsenergie bei Verschiedenheit der mittleren Vektoren von Strom und Wind. Es erscheint daher unumgänglich, die bisherige Konzeption in geophysikalisch nutzbringender Weise zu erweitern, was hier versucht wurde.

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Une relation entre le vecteur de la tension, le vecteur du vent et le vecteur du courant à la surface de l'eau d'une part et entre le frottement tangentiel et la vitesse auprès de limites solides, d'autre part

Résumé La supposition d'un transfert de l'énergie mécanique de l'atmosphère à la surface de l'eau peut Être satisfaite non seulement par l'égalité des vecteurs du vent et du courant mais encore par la différence des deux vecteurs qui s'élève perpendiculairement au sens de la tension superficielle. Les observations suivant lesquelles le courant du vent dévie du courant de l'eau, ce qui se manifeste non seulement au-dessus des rivières ou au voisinage de la cÔte mais aussi audessus de 1'océan, expliquent d'une manière simple 1'existence possible du mouvement glissant de l'air au-dessus de la surface de l'eau.La puissance du frottement tangentiel moyen dû au vent à la surface de l'eau peut se transformer en mouvement turbulent et en énergie des vagues ou en énergie tourbillonnaire de l'air. Au voisinage des limites solides, le frottement tangentiel moyen doit se transformer en énergie tourbillonnaire qui, partant de la limite solide, se propage vers la fluide. De cette manière 1'état turbulent peut se maintenir mÊme en présence d'une stratification stable.

     

Comments on the definition of turbulence

Zusammenfassung Es werden Gründe erläutert, die zur Äusserung einer auf dem Begriff der Ergodizität beruhenden Definition der Turbulenz führen. Wir gehen von der Theorie der Unstabilität der Strömung bei Wirkung einer Störung der endlichen Amplitude aus. Es wird das Ergodenproblem im Landauschen Modell der entwickelten Turbulenz behandelt und einige mit der Ergodenhypothese zusammenhängende Folgen erörtert. Als ein Anfangselement gilt für uns der Begriff der Transitivität. Wir beachten auch die Beziehung zwischen der metrischen Transitivität und der Eigenschaft des Durchmischens der Bewegungen sowie die Relation zwischen dem energetischen Storungsspektrum und der Ergodenhypothese.     

Betrachtungen über die Grundschicht

Zusammenfassung 1. Es werden die einzelnen Vorgänge besprochen, die das eigentümliche Verhalten der Veränderlichkeit von Druck und Temperatur in ihrer vertikalen Verteilung erklären sollen. Wenn ein unteres an der Erdoberfläche vorhandenes Druckausgleichsniveau vorhanden ist und ein weiteres in grösserer Höhe, so müssen Temperaturänderungen in dem einen Niveau durch solche eines anderen ausgeglichen, kompensiert werden. Es wird gezeigt, dass dem kompensierenden Einfluss der mittleren und oberen Troposphäre ein kompensierender Einfluss der Kälte- und Wärmewellen aus dem Bereiche der Grundschicht entgegenwirkt, sodass letzten Endes das Druckausgleichsniveau nicht mehr am Erdboden liegt, sondern in eine Höhe verschoben wird, die der ungefähren Höhe der Grundschicht entspricht. — 2. Der Einfluss von Reibung und Konvektion auf die Bildung der Grundschicht wird besprochen. Die Reibung wirkt langsam und immer schichtweise. Die Konvektion wirkt rascher, aber zunächst immer nur lokal. Im Verlaufe längerer Zeit kann aber auch die Konvektion eine Homogenisierung der unteren Luftschichten bewirken, also eine Luftschicht von einem einheitlichen Charakter schaffen. Dieser Prozess wird noch verstärkt, wenn die Konvektion mit Kondensation verbunden ist. Jetzt ist eine weitere Ueberhöhung der Grundschicht möglich. Da dieser Prozess aber über weite Räume nicht von gleicher Grösse ist, wird diese Ueberhöhung vielfach gebietsweise verschieden sein. Die Grundschicht vom Böenwettertyp hat daher gewöhnlich keine einheitliche Oberfläche über weite Gebiete hinweg. — 3. Ein weiterer Faktor, der für die Bildung der Grundschicht von Bedeutung ist, ist die Strahlung. Da der Beitrag, den jeder der drei Faktoren (Reibung, Konvektion, Strahlung) zur Bildung der Grundschicht beisteuert, nicht errechnet werden kann, muss man sich zunächst mit einer qualititativen Abschätzung der Einflüsse der einzelnen an der Bildung der Grundschicht beteiligten Faktoren begnügen. Ein entsprechendes Schema wird vorgelegt und besprochen.

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Summary 1. There are discussed individual proceedings which shall explain the characteristic behaviour of pressure, and temperature instability in their vertical distribution. When there exists equalization of pressure on a lower level near the ground, and again on a higher level, changes of temperature on one level will be compensated by such on another level. It is shown that the compensating influence of middle and upper troposphere is opposed by the compensating influence of cold, and heat waves from the ground layer, ultimately resulting in the removal of the level of pressure equalization from the ground to an altitude roughly corresponding to the height of ground layer. — 2. The influence of friction and convection on the formation of ground layer is discussed. While friction is acting slowly and by layers, convection is acting more rapidly, but only locally at first. In the long run however, also convection can produce homogeneity of the lower layers of the atmosphere, i. e. an atmospheric layer of uniform character. This process is being intensified when convection is associated with condensation. Then, another increase in height of the ground layer will be possible. However, as this process will not be of similar intensity over wide stages, the increase in height will vary locally. Therefore, generally the ground layer of the squally weather type will not possess a uniform surface extending over wide areas. — 3. Another important factor in the formation of ground layer is radiation. Since the share taken by each of the three factors (friction, convection, radiation) cannot be computed, one must be satisfied with qualitative valuation of the influence of the factors participating in the formation of ground layer. An appropriate scheme is submitted and discussed.

     

The atmospheric electric ring current in the higher atmosphere

Summary The atmospheric electric current flow in the ionosphere was discussed in a qualitative way at the UGGI General Assembly at Berkeley, California in 1963. The following picture emerged: The atmospheric electric fair weather current leaves the earth in a radially outward direction. As it enters the higher regions of the atmosphere and the ionospheric it is increasingly influenced by the earth's magnetic field. Because the main part of the current is crowded into the polar regions, the current density over the equatorial belt is small. A circular movement around the earth's axis results in an overall flow pattern tentatively termed, the atmospheric electric ring current. An attempt to calculate this current flow soon made it clear that the generally used simplification of the one-dimensional case with slanted magnetic field lines is not adequate—not even as a first approximation. The same is true for the assumption usually made in magnetohydrodynamics that the current follows approximately the magnetic field lines. An essential feature of the atmospheric electric ring current is that in equatorial regions the flow is forced across the magnetic field lines, the component along the lines being zero. A calculation is discussed that treats the magnetic field lines as those of a true dipole field with the corresponding tensor character of conductivity. The results of the calculation are presented as graphs of the density distribution of the ring current, the space charge distribution, the current flow, and equipotential lines.

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Zusammenfassung Der luftelektrische Stromfluss in der Ionosphäre ist in qualitativer Weise während der UGGI Tagung in Berkeley California, 1963 diskutiert worden. Hierbei hat sich das folgende Bild ergeben: Der luftelektrische Schönwetterstrom fliesst von der Erdoberfläche nach ausswärts in radialer Richtung. Sobald er in die höheren Atmosphärenschichten und dann in die Ionosphäre kommt wird er in zunehmendem Masse vom erdmagnetischen Feld beeinflusst. Der Hauptteil des Stromes wird in die Polarzonen abgedrängt, wodurch die Stromdichte über dem Äquatorgürtel verhältnismässig klein wird. Zu gleicher Zeit wird eine kreisförmige Bewegung um die Erdachse ausgelöst, was ein Strombild ergibt, das versuchsweise der luftelektrische Ringstrom genannt wird.—Bei der Berechnung dieses Stromflusses ergab sich bald, dass die allgemein üblichen Vereinfachungen des eindimensionalen Falles mit homogenem, schräg einfallendem Magnetfeld nicht brauchbar sind, nicht einmal in erster Näherung. Dasselbe gilt für die Annahme, die gewöhnlich in der Magnetohydrodynamik gemacht wird, nämlich dass der Stromfluss angenähert dem magnetischen Felde folgt. Eine wichtige Eigenschaft des luftelektrischen Ringstromes ist es, dass der Strom über dem Äquatorgürtel gezwungen ist quer über die magnetischen Feldlinien zu fliessen, wobei die Stromkomponente in Richtung der Feldlinien gleich 0 ist. In der hier durchgeführten Rechnung wird das magnetische Feld als wahres Dipolfeld behandelt mit dem einer solchen Feldverteilung entsprechenden Tensorcharakter der Leitfähigkeit. Die Ergebnisse der Rechnung werden an Hand von graphischen darstellungen der Ringstrom- und Raumladungsdichte und der Strom- und Äquipotentiallinien diskutiert.

     

Über die Verlängerung der Periode Seismischer Wellen

Zusammenfassung Seismische Wellen aller Art zeigen mit zunehmender Entfernung vom Quellpunkt eine Verlängerung ihrer Perioden. Zugleich findet eine Abnahme der Amplituden und ein Ausglätten der Bodenbewegung statt, die schliesslich, wie immer sie beschaffen gewesen sein mag, sinusartigen Charakter annimmt. Dieser Erscheinungskomplex wird durch die Theorie nicht wiedergegeben. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wo der Grund für diese Nichtübereinstimmung zwischen Theorie und Erfahrung liegen könnte. Er könnte einerseits in der Art und Weise zu suchen sein, wie die Diffgn. der Elastizitätstheorie integriert werden (die Dichte wird als konstant vorausgesetzt), er könnte aber auch darin liegen, dass die Erde kein vollelastisches, sondern ein visko-elastisches Medium ist. In jedem der beiden Fälle müsste, wenn sie berücksichtigt werden, der fragliche Erscheinungskomplex durch die Theorie wiedergegeben werden. Wahrscheinlich aber hat man beide Umstände zusammen zu berücksichtigen.     

Surface waves from earthquakes in Northern Atlantic-Arctic Ocean

Summary Earthquakes in the region of Jan Mayen exhibit two different appearances on records of near-by stations: classa with extremely well developed Love waves and less well developed Rayleigh waves, classb with poorly developed or missing Love waves but with clear Rayleigh waves. The difference between the two classes is ascribed to different focal depths. The Love waves of classa start simultaneously with theS wave and have initial periods over 40 sec; they have a small vertical component increasing along the wave train. They are unable to propagate beyond the continental margin for any considerable distance, probably due to a breakdown of the condition for constructive interference valid for their oceanic propagation.The oceanic dispersion curves both of Love and Rayleigh waves have been deduced using records at Kiruna, Uppsala, Bergen, Copenhagen, Scoresby Sund, Reykjavik, and Akureyri. The average thickness of the oceanic crust is around 15 km in the Norwegian Sea. For the Mid-Atlantic Ridge southwest of Reykjavik a crustal thickness of 10 km is obtained. The average thickness of unconsolidated sediments is around 2.4 km for the Norwegian Sea, and around 1.0 km in shallower regions of the ocean toward Iceland and Greenland.

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Zusammenfassung Erdbeben in der Gegend von Jan Mayen zeigen zwei verschiedene Erscheinungen in den Aufzeichnungen naheliegender Stationen: Klassea mit ausserordentlich gut entwickelten Love-Wellen und weniger gut ausgebildeten Rayleigh-Wellen, Klasseb mit schwach entwickelten oder fehlenden Love-Wellen aber mit deutlichen Rayleigh-Wellen. Der Unterschied zwischen den beiden Klassen wird verschiedener Herdtiefe zugeschrieben. Die Love-Wellen der Klassea beginnen unmittelbar mit derS-Welle und haben Anfangsperioden über 40 sek; sie haben eine geringe vertikale Komponente, die im Laufe des Wellenzuges zunimmt. Sie können sich nicht über den Kontinentalrand beträchtlich weit fortpflanzen, was möglicherweise einem Aufhören der Voraussetzung für konstruktive Interferenz, die bei ihrer ozeanischen Ausbreitung vorhanden ist, zugeschrieben werden muss.Unter der Benutzung der Aufzeichnungen von Kiruna, Uppsala, Bergen, Kopenhagen, Scoresby Sund, Reykjavik und Akureyri wurden ozeanische Dispersionskurven sowohl für Love- als auch für Rayleigh-Wellen bestimmt. Die mittlere Mächtigkeit der ozeanischen Kruste beträgt ungefähr 15 km unter dem Europäischen Nordmeer. Für die Mittelatlantische Schwelle südwestlich von Reykjavik wurde eine Krustenmächtigkeit von 10 km erhalten. Die mittlere Mächtigkeit von unbefestigten Sedimenten ist ungefähr 2.4 km für das Europäische Nordmeer und ungefähr 1.0 km in Gegenden flacheren Meeres nach Island und Grönland hin.

     

Über Messungen der Scheindiffusion von Aerosolen in der bodennahen Luftschischt

Zusammenfassung Es wird über Versuche berichtet, die eine direkte und quantitative Bestimmung des Luftaustausches in Mulden und Gruben zum Ziele hatten. Die Bestimmung des in der Zeiteinheit ausgetauschten Luftvolumens erfolgt auf Grund laufender Messung der Konzentrationsabnahme künstlich erzeugter Aerosole, mit denen die in der Mulde stagnierende Luft markiert wurde. Die Geschwindigkeit der Konzentrationsabnahme und ihre Schwankungen sind ein Maß für die Größe des Austausches durch den turbulenten Mischungsprozeß. Die Persistenz der verwendeten, Aerosole wurde unter Berücksichtigung der Sedimentation, Koagulation und Eigendiffusion der Teilchen rechnerisch und experimentell abgeschätzt.

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Summary Experiments to determine directly and quantitatively the exchange of air in little valleys and ditches are being described. The air is being marked with artificially produced aerosols. The decrease of concentration of these aerosols is continuously measured and is an indication for the size of the air-exchange by turbulent mixing. The sedimentation, coagulation and diffusion of the aerosol-particles, processes which also lead to a decrease of concentration, have been carefully studied beforehand.

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Herrn Professor Dr.R. Mügge zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Analogous method for interpretation of gravitational anomalies

Summary From a corollary ofGreen's theorem is derived, that a thin layer of variable density can produce the same gravitational effect as a certain mass distribution below this layer. To this thin layer of variable density is analogous a sheet illuminated of variable intensity. The intensity of illumination is detected with a Philips LDR (light dependent resistor) cell. It is pointed out further that the method can be applied to determine the vertical gravity gradient too.

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Zusammenfassung Aus einem Folgesatz des Green-Theorems wird abgeleitet, dass eine dünne Schicht mit veränderlicher Dichte die gleiche Gravitationswirkung verursacht wie eine bestimmte — unter dieser Schicht liegende — Massenverteilung. Zwischen dieser dünnen Schicht mit veränderlicher Dichte und einer beleuchteten Fläche mit veränderlicher Lichtstärke besteht eine Analogie. Die Intensität der Beleuchtung wird mit einer Philips-LDR-Zelle gemessen. Es wird weiter darauf hingewiesen, dass die Methode auch für Bestimmung des vertikalen Gravitationsgradienten anwendbar ist.

     

A condensation nuclei counter with photographic recording

Summary A condensation nuclei counter based onAitken's principle is described and depicted. It permits simultaneous observations of the graticule by two persons or the observation of the graticule by one person and the synchroeous photographic recording of the droplets on 35 mm film strip or single plates. With one exposure, the droplets on 24 squares of the millimetre graticule can be recorded so that a repetition of the necessary operations required by other counters in order to obtain an average count becomes superfluous and the time taken for one experiment is reduced to three quarters of a minute. The limitation to five droplets per square mm recommended for all hitherto existing nuclei counters with eye observations is removed when the droplets and the graticule are photographed. By the use of a special sealing arrangement and by employment of vacuum taps which proved most satisfactory with the previous construction of a photo-electric nuclei counter, leakages are practically impossible. The glass windows of the receiver are interchangeable with plates of conducting glass which can be heated by the passage of an electric current. The construction ensures that the 1 cm distance above the graticule is always maintained, independent of the tightening of the sealing arrangement. The receiver is equipped with a stirrer operated from outside by a permanent magnet. Two easily detached pumps are provided; one for purifying the air in the receiver and for the dilatation, the other for sucking the sample of impure air into the receiver. The adiabatic cooling in the receiver can be produced e. g. by means of an expansion pump. The method of measuring is discussed. Examples of records are reproduced. Applications and the development of a fully automatic recording nuclei counter are indicated.

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Zusammenfassung Ein Kernzähler, derAitkens Prinzip benützt, wird beschrieben und abgebildet. Er gestattet die gleichzeitige Beobachtung des Zählglases durch zwei Personen oder die Beobachtung des Zählglases durch eine Person und die gleichzeitige photographische Registrierung der Tröpfchen auf Kino-Normalfilm (von 35 mm) oder Platten. Miteiner Aufnahme können die Tröpfchen auf 24 Quadraten des in Quadratmillimeter geteilten Zählglases festgehalten werden, so dass eine Wiederholung der erforderlichen Operationen, welche bei allen anderen Kernzählern vorgeschrieben sind, um Mittelwerte der Einselzählungen zu erhalten, überflüssig ist und die Dauereines vollständigen Experimentes auf dreiviertel Minuten reduziert wird. Die Beschränkung auf fünf Tröpfchen per Quadratmillimeter, welche für die meisten bisherigen Kernzähler bei Augenbeobachtungen empfohlen wird, wird aufgehoben, wenn die Tröpfchen und das Zählglas photographiert werden. Durch eine spezielle Dichtungseinrichtung und durch Verwendung von Vakuum-Hähnen, welche sich bei der Konstruktion eines photo-elektrischen Kernzählers so sehr bewährt haben, ist Undichtwerden des Rezipienten praktisch unmöglich. Die Spiegelglasfenster des Rezipienten können gegen solche aus leitendem Glas ausgetauscht werden, welche mittels eines durch sie geschickten elektrischen Stromes geheizt werden können. Die Konstruktion gewährleistet, dass der Abstand (1 cm) oberhalb des Zählglases stets erhalten bleibt, unabhängig vom Drucke, der auf die Dichtung ausgeübt wird. Der Rezipient ist mit einem Rührer ausgestattet, der von aussen durch einen permanenten Magneten betätigt wird. Es sind zwei Pumpen vorgesehen, die leicht abnomontiert werden können; die eine ist für die Reinigung der Luft im Rezipienten und für die Dilatation zur Herbeiführung des Tropfenfalles bestimmt, die andere dient zum Einsaugen der zu untersuchenden Luftprobe in den Rezipienten. Die adiabatische Abkühlung im Rezipienten kann z.B. mittels der Dilatationspumpe erzeugt werden. Die Messmethode wird beschrieben. Probe von photographischen Registrierungen der Tröpfchen auf dem Zählglase werden reproduziert. Einige Anwendungen und die Entwicklung eines voll-automatisch registrierenden Kernzählers wird angedeutet.

     

On the problem of frequency calibration of induction variometers with large air-core loops

Zusammenfassung Es wird eine Methode für experimentelle Untersuchung der Frequenzkennlinien von Induktionsvariometern mit Aufnahmeschleifen nichttraditioneller Ausmasse beschrieben. Die Grundlage des beschriebenen Verfahrens bildet eine genaue Bestimmung jenes Teils des magnetischen Kraftflusses, der durch die Aufnahmeschleife durchgeht.     

On the diffusion of the perturbing toroidal magnetic field from the core to the mantle

Zusammenfassung Es werden die Wurzeln einer charakteristischen Gleichung für die Randbedingung der Diffusion des toroidalen magnetischen Störungsfeldes berechnet, das in dünner Schicht unterhalb der Grenze Kern — Mantel, als eine Folge von Störung der Winkelgeschwindigkeit dieser Schicht in Anwesenheit des magnetischen Dipolfeldes induziert wird. Die Wurzeln werden für verschiedene Werte des Verhältnisses der Leitfähigkeit des Erdmantels und Erdkerns ausgerechnet. Es wird gezeigt, dass das aus dem Milieu mit der elektrischen Leitfähigkeit in das Milieu mit elektrischer Leitfähigkeit _m diffundierende toroidale magnetische Störungsfeld vom Werte _m/<10^–2 an von dem Verhältnis elektrischer Leitfähigkeiten beider Milieus unabhänging bleibt.     

Einjährige Feldstärkemessungen im UKW-Rundfunkband in Kolberg bei Berlin

Zusammenfassung Es wird über einjährige UKW-Ausbreitungsmessungen auf festen Meßstrecken im UKW-Rundfunkband berichtet. Im jährlichen Verlauf der Empfangsfeldstärken konnten im Mittel in den Monaten Juni und Dezember die niedrigsten Feldstärken festgestellt werden. Es zeigte sich ein Zusammenhang zwischen den Temperatursprüngen an Inversionen und den Feldstärken sowohl bei den Monatsmitteln als auch bei den Einzelwerten. Bei der Untersuchung des Korrelationskoeffizienten zwischen den Temperatursprüngen an Inversionen und den Feldstärken ließ sich eine Entfernungsabhängigkeit nachweisen. Auch die Amplitude des Tagesganges und die Schwankungen der Tagesmittelwerte zeigen eine eindeutige Entfernungsabhängigkeit mit Höchstwerten in 200 bis 300 km Entfernung. Mit einem Korrelationskoeffizienten von 0.49 wurde ein guter Zusammenhang zwischen den Feldstärken und dem Bodenluftdruck ermittelt. Da sich außerdem eine Abhängigkeit der Feldstärken von den Temperaturschwankungen der unteren Troposphärenschichten gezeigt hatte, wurde unter Heranziehung des Luftdruckverlaufes und der Temperaturänderungen der 700 mb-Fläche eine Erhöhung des Korrelationskoeffizienten bei Verwendung von Tageswerten auf 0.58 festgestellt. Neben der Abhängigkeit der Feldstärken von der jeweils herrschenden Luftmasse, von der Höhe der 700 mb-Fläche u.a. wurden die Feldstärkeerhöhungen bei Vergrößerung des vertikalen Temperatursprunges an Inversionen untersucht und in Diagrammen mitgeteilt. Die Feldstärkeabhängigkeit mit der Entfernung ergab eine Kurve, die für Entfernungen über 300 km etwas unterhalb der vom Meteorologischen Observatorium Kühlungsborn mitgeteilten Kurve lag und außerdem etwas höhere Werte zeigt als die auf der CCIR-Konferenz in Warschau 1956 neuen mitgeteilten amerikanischen Feldstärkekurven.

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Summary The results of field-strength-measurements over some propagation paths in the frequency range from 88–100 Mc are presented. On the average the lowest field-strength could be observed in June and December. There was found a correlation between the temperature gradient at inversions and the field-strength when using the average values of field-strenght and the single values. The correlation coefficient between the field-strength and the temperature gradient at the inversions is a function of the length of the propagation path. In the same way the amplitude of the daily variation of field-strength depends on the length of the propagation path; the values being a maximum at a distance of 200 to 300 km. With a coefficient of 0.49 there was found a good correlation between the field-strength and the air pressure variation at ground level. As there also exists a correlation between the field-strength and the temperature variations in the lower part of the troposphere a better correlation coefficient of 0.58 was found when comparing the field-strength with the air pressure variation and the variation of the temperature at the 700 mb-level.There are given some diagrams of the field-strengt dependent upon the available air mass, the height of the 700 mb-level a.o. Some diagrams present the field-strength variation with varying temperature gradient on inversions.As to the field-strength variation with distance there was found a curve which for more than 300 Km is somewhat below this curve that was measured by the Meteorological Observatory Kühlungsborn. The curve showed somewhat higher values compared with one curve which wac published in a document of the USA presented at the CCIR Assembly in Warsaw in 1956.

     

Experiments with condensation nucleus size spectrometers

Summary The paper presents the theory of an electrical method for resolving a polydisperse aerosol — brought up to charge equilibrium — usingBoltzmann's law of charge distribution which was suggested byT. A. Rich, and reports on experimental tests of this method and on a comparison of its results with those obtained by theL. W. Pollak & A. L. Metnieks' exhaustion method employing a diffusion battery without end-pieces or connecting tubing.The application of the novel diffusion battery without end-pieces or connecting tubing for determining the diffusion coefficient of nuclei stored in a balloon gasometer showed, as in the case of room air nuclei, that the apparent diffusion coefficient increases with increased flow rates and that the increase becomes bigger with decreasing size of nuclei; thus the dependence of the apparent diffusion coefficient on the air-flow is not caused by impaction and deposition of the nuclei in the end-pieces nor by losses in the tubing.No frictional electrical charges on the diffusion battery were, of course, detected when the battery constructed entirely of metal was earthed, and no influence on the diffusion coefficient as determined by the dynamic method was found when the insulated diffusion battery was charged to 52 volts.The resolution of polydisperse aerosols by determining the mobility spectrum of the charged components of the aerosol, brought up to charge equilibrium, showed that the electrical method is well suited for nucleus populations with large percentage of charged nuclei (rather big nuclei) and is sensitive enough to indicate the ageing, even over a few hours, of a stored aerosol. The equivalent radius as computed from the concentrations of the charged and uncharged nuclei of an aerosol under charge equilibrium conditions agrees very well indeed with the average radius of the size spectrum determined by the electrical method and represents so far the best single size characteristic of a polydiperse aerosol.The results obtained so far by the electricla and dynamic methods are in good agreement both with regard to the spectral distribution of the components and to the average size of the nuclei.

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Zusammenfassung Die Theorie einer elektrischen Methode zur Zerlegung eines heterogenen Aerosols in seine Komponenten, welche vonT. A. Rich vorgeschlagen wurde, wird entwickelt. Die Kerne des Aerosols werden in Ladungsgleichgewicht gebracht undBoltzmann's Gesetz der Ladungsverteilung benützt. Über eine experimentelle Prüfung dieser Methode und die Vergleichung ihrer Resultate mit jenen der Exhaustions-Methode nachL. W. Pollak & A. L. Metnieks, die eine Diffusionsbatterie benützt, wird berichtet.Die Anwendung der neuartigen Diffusionsbatterie ohne Endstücke oder Verbindungsröhren zur Bestimmung des Diffusionskoeffizienten von Kondensationskernen, welche in einem Gasometer gespeichert waren, zeigt — wie im Falle von Kernen in Laboratoriumsluft —, dass der virtuelle Diffusionskoeffizient mit zunehmender Luftstromgeschwindigkeit wächst und dass der Zuwachs mit abnehmender Grösse der Kerne grösser wird; die Abhängigkeit des virtuellen Diffusionskoeffizienten vom Luftstrom ist daher nicht durch das Aufprallen und die Ablagerung der Kerne in den Endstücken oder durch Verluste in den Verbindungsröhren verursacht.Es wurden natürlich keine reibungs-elektrischen Ladungen an der Diffusionsbatterie festgestellt, wenn die ganz aus Metall konstruierte Diffusionsbatterie geerdet war, und es wurde ferner kein Einfluss auf den mittels der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten gefunden, wenn die isolierte Diffusionsbatterie auf 52 Volt geladen wurde.Die Bestimmung des Beweglichkeitsspektrums der geladenen Komponenten eines polydispersen Aerosols, welches mittels eines Alphastralers in Ladungsgleichgewicht gebracht wurde, zeigte, dass die elektrische Methode zur Zerlegung von Aerosolen mit hohem Prozentsatz geladenerr Kerne (ziemlich grossen Kernen) wohl geeignet und dass sie hinreichend empfindlich ist, die Alterung eines in einem Gasometer gespeicherten Aerosols während weniger Stunden erkennen zu lassen.Der aequivalente Radius, wie er aus der Konzentration der geladenen und ungeladenen Kerne eines im Ladungsgleichgewicht befindlichen Aerosols berechnet werden kann, stimmt sehr gut mit dem mittleren Radius überein, wie er sich aus dem elektrisch bestimmten Grössenspektrum ergibt. Der aequivalente Radius stellt die bis jetzt beste durch eine einzige Zahl ausgedrückte Grössencharakteristik eines polydispersen Aerosols dar.Die bisher mit der elektrischen und dynamischen Methode erhaltenen Resultate stimmen gut überein, sowohl rücksichtlich der spektralen Verteilung der Komponenten als auch bezüglich der aus ihnen abgeleiteten mittleren Kerngrösse.