Nachweis der allgemeinen Gültigkeit des Gefrierkernspektrums

Zusammenfassung Durch weitere experimentelle Untersuchungen wird festgestellt, dass das an destillierten Wassertropfen ermittelte Gefrierkernspektrum von speziellen Versuchsbedingungen unabhängig ist und auch für Wasserarten mit verschiedenen natürlichen oder künstlichen Verunreinigungen gilt. Es kann ausserdem in allen bisher im Laboratorium und in der Atmosphäre durchgeführten Untersuchungen über die Eiskeimbildung nachgewiesen werden. Dieser Befund stützt als notwendige Bedingung die Deutung des Gefrierkernspektrums durch Strukturänderungen des Wassers und besagt, dass im Laboratorium und in der Atmosphäre dieselben Gefrierkerne vorhanden sind und dass bei der atmosphärischen Eiskeimbildung auch nur die aus Untersuchungen im Laboratorium bekannten Besonderheiten des Gefrieveorgangs (im unterkühlten Wasser) vorliegen.

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Summary Further experimental investigations demonstrate the «Gefrierkernspektrum», which was found for droplets from destilled water, to be independent from special experimental conditions and valid for sorts of water containing natural or artificial impurities, too. Furthermore it can be pointed out from all existing investigations on ice-nucleation, made in laboratory and in the atmosphere. This result supports, as a necessary condition, the interpretation of the «Gefrierkernspektrum» by means of changes in the structure of water itself and proves, that there are the same freezing nuclei both in the laboratory and the fre atmosphere and that ice-nucleation in the atmosphere holds but the same peculiarities of freezing (of supercooled water), known from laboratory work.

     

Einige Probleme der geoelektrischen Bodenverfestigung

Zusammenfassung 1. Eine Verfestigung über die «kritische Zeit» hinaus ist unwirtschaftlich. Daher sollten Elektroden verwendet werden, bei deren Anwendung die kritische Zeit sehr gross ist, oder die leicht verlegt werden können, wenn die kritische Zeit abgelaufen ist. Bei Stabelektroden geschieht dies durch Umstecken. Man kann aber auch Rollenelektroden verwenden, die über das zu verfestigende Volumen hinwegrollen. Dies ist allerdings nur dann zulässig, wenn nur eine ziemlich schwache Oberflächenschichte zu verfestigen ist. — 2. Um die günstigste Verfestigungsleistung zu erreichen, muss die Elektrodenspannung und der Elektrodenstrom den bodenphysikalischen Bestimmungsstücken richtig angepasst werden. — 3. Die geoelektrische Entwässerung ist nur dann anwendbar, wenn der Boden einen Mindestwassergehalt hat. Dieser ist durch die Kornverteilungskurve bestimmt. — 4. Durch die geoelektrische Behandlung des Bodens wird das Verhältnis zwischen Raumgewicht und Wassergehalt verändert und daher die Verfestigungskurve verformt.

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Summary In this article some geoelectrical problems of soil consolidation are discussed. The principal part of the electrical power is effective only near the electrodes. The resistance in this zone rises quickly during the course of time. After a «critical time» it becomes so high that no further consolidation of soil can be achieved. This time depends on the number, form and configuration of the electrodes. Rollings and plates are preferable to sticks. The voltage of electrodes has to be adapted to the specific resistivity of soil. The content of water of the soil can be reduced by electric means only if it surmounts a certain lowest value. By this geoelectrical consolidation the moisture-density relationship (Proctor-diagram) is deformed.

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Nach einem Vortrag auf der 2. Tagung der «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia» in Genova, 23–25 April 1954.     

Geologischer Kompass

Zusammenfassung Der Verf. unternimmt den Versuch, einen auch für die geologische Vorzeit anwendbaren Indikator für die Nord-Südrichtung zu finden. Die Lösung dieses Problems würde gleichzeitig die Frage nach der Realität von Pol- und Kontinentalwanderungen beantworten. Der brauchbare Kompaß wird in der im Verlauf der Untersuchungen entdeckten «Nickels'schen Regel» gefunden. Diese besagt, daß die mit Hilfe einer genügenden Anzahl von Bäumen (der Verf. untersuchte 200) gebildeten mittleren Stammradien nach den verschiedenen Himmelsrichtungen nicht gleich sind. Die Pflanzen sind nämlich bestrebt, die größtmögliche Lichtmenge zu empfangen. Zu diesem Zweck neigen sie sich zur Sonne, also auf der Nordhalbkugel nach Süden. Dies kann nur dadurch geschehen, daß die Pflanzen auf der Schattenseite stärker assimilieren. So erkärt sich die gefundene Tatsache, derzufolge der polare Radius der Baumstämme im Mittel aller Fälle der größte und der äquatoriale der kleinste ist. Nunmehr ist es also durchaus möglich, bei der Auffindung einer genügenden Anzahlautochthoner Stammfossilien unter Anwendung des «Geologischen Kompasses» die Nord-Südrichtung der entsprechenden Periode relativ genau zu bestimmen.

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Summary The author attempts to find an indicator which is applicable to geological antiquity as well as to the North-South bearing. The solution to this problem would, at the same time, provide an answer to the question concerning the reality of the movements of Poles and Continents. The serviceable compass is found in the course of the investigation, in the established «Nickels Rule». This signifies that given a sufficient number of trees (the author examined 200) the formed inner radii of treetrunks towards the various compass directions are not equal. The reason for this is to be sought in the fact that plants endeavoured to obtain the greatest possible amount of light. To this end they lean towards the sun, in the Northern hemisphere therefore, towards the South. This can only happen through the fact that the plants grow stronger on the side which is in shadow. In this way, the established fact is explained, in consequence of which the northerly radius of tree trunks is, on average in all cases the largest and the southerly radius is the smallest. It is now quite possible there-fore, when a sufficient number of autochthonous trunk fossils are discovered to determine relatively exactly by using the «Geological Compass», the North-South bearing of the particular period.

     

Die Strahlungsmesskugel nach Larché-Schulze

Zusammenfassung Es wird die seit 1949 verwendete Ausführung der Strahlungsmesskugel nachLarché-Schulze beschrieben. Sie ist ausschließlich für Spektralmessungen bei gleichzeitiger Verwirklichung der Forderung der «ebenen, das Cos-Gesetz befolgenden Fläche» entwickelt worden. Um die laufende Registrierung beim Dauereinsatz im Freien zu ermöglichen, ist das Gerät durch ein heizbares Wetterschutzgehäuse und durch ein Prüfgehäuse zur Ueberwachung seines Empfindlichkeitszustandes ergänzt worden.

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Summary The form of the «radiation measuring sphere» according toLarché-Schulze is discribed, it is used since 1949. It has been developed only for measuring monochromatic radiation to realize a flat surface following the cosine-law. In order to enable us to obtain continuous records in the open air, theLarché-sphere has been completed by an easily heated case protecting against bad weather and by a case controlling its sensibility.

     

Über die Anwendung der technischen Turbulenzlehre auf die Reibungsschicht der Atmosphäre

Zusammenfassung Die Turbulenz der atmosphärischen Reibungsschicht unterscheidet sich von den technisch vorkommenden Turbulenzen nicht nur durch die Weiträumigkeit und Rotation der Atmosphäre sondern auch durchwetterhafte Einwirkungen (Impulsübergänge) aus der «freien» Atmosphäre in die Reibungsschicht. Dieser Umstand erfordert gewisse Änderungen der Turbulenztheorie welche bisher nicht genügend Beachtung gefunden haben. Nachstehend wird gezeigt, daß dieser neue Gesichtspunkt (neben Erdrotation und statischer Stabilität) in der Tat eine bessere Übereinstimmung zwischen Theorie und Erfahrung zu bringen geeignet ist.

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Summary The turbulence of the atmospheric friction-layer differs from the technical turbulences not only by means of the large scale of space and the rotation of the atmosphere but also by means of the weather-made influences given from the free atmosphere into the friction layer. This fact demands certain modifications of the turbulence-theory, which have not been noticed enough until now. It will be mentioned that this new point of view (and the rotation of the earth and the static stability) is indeed able to get a better agreement between the theory and the experience.

     

Kondensationskerne im Rahmen der Luftelektrizität

Zusammenfassung Die Rolle der Kondensationskerne im atmosphärischen Geschehen wird besonders deutlich, wenn man sich vorstellt, wie sich dieses Geschehen ohne Kondensationskerne abspielen würde: Es käme dann auf der ganzen Erde nur der globale Anteil der atmosphärisch-elektrischen Erscheinungen zur Geltung während die Bindungen zum Wettergeschehen fehlen würden. Somit hängt also der gestaltende Einfluß des Wetters auf die elektrischen Vorgänge ursächlich mit dem Vorhandensein von Suspensionen bezw. Kondensationskernen zusammen.Die atmosphärisch-elektrischen Ereignisse sind zu verstehen aus dem Zusammenwirken von Generatoren und veränderlichen Schaltelementen. In beiden Gruppen spielen die Kondensationskerne eine entscheidende Rolle, wie im einzelnen gezeigt wird:Die bekannten Zusammenhänge zwischen dem luftelektrischen Potentialgefälle und der atmosphärischen Leitfähigkeit einerseits und meteorologischen Elementen (Luftkörper, Turbulenz, Austausch, Inversionen u.a.) andererseits sind aus den Wiedervereinigungsbeziehungen zwischen Kleinionen und Suspensionen zu verstehen. Sie gehören in die Gruppe der veränderlichen Schaltelemente.An einem in den letzten Jahren beobachteten Effekt (Anstieg von Potentialgefälle und Vertikalstrom nach Sonnenaufgang), der seinem jahreszeitlich verschiedenen und von Ort zu Ort wechselnden Verhalten entsprechend als Austauschwirkung zu deuten ist («Austausch-Generator»), wird nach umfangreichen Untersuchungen an einigen Stationen der Schweizer Alpen die Mitwirkung der Kondensationskerne demonstriert. Diese scheint darin zu bestehen, daß Raumladungsbildungen in der Atmosphäre je nach dem Vorhandensein von Kondensationskernen in stärkerem oder geringerem Maße gewissermaßen zeitlich fixiert werden, sodaß der zur Generatorwirkung notwendige Transport dieser Ladungen durch Kräfte nicht-elektrischer Natur quantitativ durch die Kernzahl beeinflußt wird.

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Summary The role of the condensation nuclei in the atmospheric electrical processes becomes especially evident if it is imagined how this process would take place without condensation nuclei: On the entire earth only the global atmospheric electrical phenomena would become effective, while the relations to the weather processes would not exist. Thus, the influence of the weather on the electric processes is causally related with the existence of suspensions, resp. condensation nuclei.The atmospheric electrical processes are to be interpreted from the co-operation of generators and variabile circuit elements. In both groups the condensation nuclei play an important part as is shown here in detail:The known relations between the atmospheric electrical potential gradient and the atmospheric conductivity on one hand and meteorological elements [air masses, turbulence, exchange (Austausch), inversions, etc.] on the other hand must be understood by the recombination relations between small ions and suspensions. They belong to the group of variable circuit elements.As an effect observed in recent years (increase of the potential gradientand the air-earth-current after sunrise) which, corresponding to its behaviour varying at the different seasons and from place to place, must be interpreted as exchange (Austausch) effect («Austausch-Generator»), the co-operation of condensation nuclei is demonstrated on the basis of comprehensive investigations at some stations of the Swiss Alps. This seems to exist in the fact that space charge formations in the atmosphere may be transfered into a more stable, longer lasting state by the interaction of the condensation nuclei to a greater or smaller extent so that the transport of these charges by nonelectric forces necessary for the generator effect is quantitatively influenced by the number of nuclei.

     

Theoretische Untersuchung eines im elastischen Medium eingebetteten mechanischen Empfängers eines Seismographen in einer longitudinalen Planwelle

Zusammenfassung —Als Modell eines mechanischen Empfängers, der im Boden eingebettet ist, dient eine Kugelschale mit lineartranslatorisch beweglichem Gehänge. Das umgebende Medium erfüllt homogen den Vollraum und ist isotrop elastisch. Der Kontakt mit dem eingebetteten System wird entweder als haftend oder gleitend vorausgesetzt. Es ist diskutiert worden, wie sich der Empfänger in einer longitudinalen Planwelle von beliebiger Wellenform bewegt, die sich parallel zur Gehängetranslation ausbreitet. Ferner wurde die (unbekannte) Wellenform aus der Seismogrammform oder der Gestellbewegung explizit berechnet. Es ergeben sich beachtliche mathematische und physikalische Vereinfachungen, wenn das Gehänge vernachlässigbar leicht und die Gestellmasse gleich der «verdrängten Mediummasse» ist. Schliesslich wird der Zusammenhang dieses Vorgangs mit der Empfängerbewegung infolge Kräften besprochen, die nicht von der Welle herrühren und am Gestell und Gehänge gleichzeitig angreifen können. Es wurde der Kraftverlauf gesucht, der einer vorgegebenen Wellenform hinsichtlich der erzwungenen Gestellbewegung (und des Seismogramms) gleichwertig ist, und umgekehrt die zu einer bestimmten Kraftfunktion äquivalente Wellenform angegeben.

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Summary —An imbedded mechanical receiver of a seismograph may be represented by a spherical shell containing a linear oszillator. The surrounding medium is assumed to be homogeneous isotropic elastic throughout the whole space outside of the receiver. The soil may either adhere to or slide on the shell. The behaviour of the receiver under the influence of a longitudinal general shaped plane wave travelling in the oszillator direction is discussed. Furthermore the waveform corresponding to a known moving of the apparatus or a given seismogram is computed. There are noticeable mathematical and physical simplifications in the case of a negligible oszillator mass and a receiver mass equal to the displaced soil mass. Finally the connection of this problem with that of moving the receiver by forces not belonging to the wave is considered. The force function equivalent to a presumed waveform, yielding the same receiver moving, has been determined and the waveform equivalent to a given force, too.

     

Die Beziehung zwischen Luft-Temperatur,Sonnen-Strahlung und Boden

Zusammenfassung An Rand besonders der Ergebnisse der « Deutschen Grönland-Expedition Alfred Wegener » werden die Zusammenhänge zwischen Luft-Temperatur, Sonnenstrahlung und Boden in einfacher Weise entwickelt.

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Summary The results of the « German Grönlandexpedition Alfred Wegener » are used, to give a picture of the relation between air-temperature, solar radiation and the soil.

     

Die Höhen- und Zeitabhängigkeit des Austauschkoeffizienten in der Bodenschicht

Zusammenfassung Es werden tägliche Gänge des Austauschkoeffizienten an zwei Stationen, Leafield (England) und Ismaila (Aegypten), die jeweils einen bestimmten Klimatyp repräsentieren, mit und ohne Berücksichtigung des Turbulenzcharakters berechnet. Die Berücksichtigung des Turbulenzcharakters (in erster Näherung in Abhängigkeit von Strahlung und Wind) führt zur charakteristischen Auswahl, z. B. zum Konvektionstyp, Stratustyp, die Nichtberücksichtigung zur klimatologischen Auswahl. Beide Auswahlen werden miteinander verglichen und Kriterien über ihre Anwendung festgelegt. Zusätzlich werden die jährliche Variation betrachtet und die Gänge in empirisch- analytische Funktionen zerlegt. Als Grundlage zur Berechnung dienen die Temperatur- bzw. Temperaturgradientregistrierungen vonN. K. Johnson undG. S. P. Heywood (⁷) über 5 Jahre in 5 Niveaus (1.2, 2.4, 30.4, 57.4, 87.7 m, Leafield) und die vonW. D. Flower (⁸) über ein Jahr in 4 Niveaus (1.1, 16.2, 46.4, 61.0 m, Ismaila). Es wird gezeigt, dass der lineare Höhenansatz für den Austauschkoeffizienten, der für eine adiabatische Atmosphäre gilt, nicht auf eine wirkliche Atmosphäre angewandt werden darf; als ein günstiger Ansatz wurde im Höhenintervall von 10–100 m dasGauss'sche Fehlerintegral gefunden, der durch die Berechnung der Austauschkoeffizienten in zwei Messtufen für Leafield geprüft werden kann; die bisherigen Berechnungen beschränkten sich auf eine Meßstufe und ergaben keine Möglichkeit, den Ansatz zu prüfen. Dieser Höhenansatz ergibt einen stetigen Uebergang von der Boden- zur Oberschicht, oder anders ausgedrückt, von der Schicht mit höhenabhängigem Austausch zu der mit höhenkonstantem, so erhält man die vonC. G. Rossby (⁹) eingeführte Restturbulenz (residual turbulence). Es werden tägliche Gange des Austauschkoeffizienten im einzelnen diskutiert; besonders der Spezialfall der klaren Junitage von Leafield (Konvektionstyp der gemässigten Breiten), für den eine Modellvorstellung entworfen wird, bei der die Wechselwirkung von Strahlung, Schichtung, Temperatur und Austausch gleichzeitig betrachtet wird.Ausgehend von der zweiten Diffusionsgleichung des atmosphärischen Austauschs wird gezeigt, dass sowohl für den Austausch als auch für das Integral der Diffusionsgleichung die Trennung der Variablen möglich ist mit der Einschränkung, dass bei Tagen bzw. Auswahlen von Tagen mit ausgesprochenem täglichen Gang für Tag und Nacht verschiedene höhenfunktionen erforderlich sind. Die beiden separaten (gewöhnlichen) Differentialgleichungen, die nach der Trennung der Variablen erhalten wurden, werden vorerst getrennt integriert und die Konstanten jeweils voneinander unabhängig berechnet; damit erhält man einerseits die Möglichkeit, die durch Integration der Zeitabhängigkeit des Austauschkoeffizienten erhaltene neue Zeitfunktion mit der der gegebenen potentiellen Temperatur zu vergleichen, andererseits den Höhenansatz ein zweitesmal zu prüfen. Die numerische Prüfung der Zeitabhängigkeit wurde für die Auswahl «Alle Junitage Leafield», die der Höhenabhängigkcit für die Auswahl «Bedeckte Dezembertage Leafield» durchgeführt. Abschliessend werden die beiden Gleichungen zusammen betrachtet, die Integration vorgenommen, eine numerische Auswertung jedoch nicht ausgeführt.

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Summary The daily variation of the «Austauschkoeffizient», i. e. eddydiffusivity, has been computed for two stations, Leafield (England) and Ismaila (Egypt), representing each other a special type of climate. On the side one attention has been given to the character of turbulence as mainly influenced by insolation and wind leading to a characteristic selection, for instance a «convection-type»; on the other side normal monthly values have led to a climatologic selection. Both selections have been compared and criterions for their use determined. Additionally the daily variations have been analysed in known functions, their annual variations regarded.The foundations for this analysis were the registrations of temperature or temperature-gradient ofN. K. Johnson andG. S. P. Heywood for 5 years at 5 levels (1.2, 12.4, 30.5, 57.4, 87.7 m, Leafield) andW. D. Flower for 1 year at 4 levels (1.1, 16.2, 46.4, 61.0 m, Ismaila).A main result is that the linear function with height of the «Austauschkoeffizient», confirmed for an adiabatic atmosphere, cannot be applied to a real atmosphere; the error-function integral has been found a good approximation in the interval between 10 and 100 m, which can be tested by computing the daily variation of the «Austausch-koeffizient» at two levels; previous results were limited to a single level without this possibility of testing. This variation with height gives a steady transition from the layer with variable «Austauschkoeffizient» to the one with constant «Austauschkoeffizient» thus getting the residual turbulence ofC. G. Rossby. Special types of the daily variation of the «Austauschkoeffizient» have been discussed, especcially the convectiontype of middle latitudes (Leafield, clair days), for which a model has been given, regarding the mutual effects of insolation, gradient, temperature and «Austausch».Basing on the second partial differential equation of atmospheric diffusivity it has been shown that both for the «Austauschkoeffizient» and the integral of this equation the separation of the two variables (t=time,z=altitude) is possible with the limitation that for days respectively selections of days with great daily variation different functions with height for day and night are necessary. This resulted in getting two ordinary differential equations, which at first have been integrated separately, and so determined their constants. Now it was possible to compare the daily variation of the integral with that of the given potential-temperature, additionally to prove the function with height for a second time. A numerical proof for the daily variation has been made for the selection «all days of june, Leafield», for the function with height for the selection of «covered days of december, Leafield». Finally both differential equations have been considered together, a numerical example has not been given for special reasons.

     

Perturbazione indotta nel campo di un elettrodo rettilineo indefinito da un piano perfettamente conduttore parallelo all'elettrodo

Riassunto Si studiano il campo ed i potenziali generati da un elettrodo rettilineo indefinito posto alla superficie di un suolo omogeneo, contenente un piano verticale perfettamente conduttivo e posto a data profondità (che potrebbe, in pratica, schematizare un filone metallifero di spessore piccolo rispetto alle altre dimensioni). Si mette in evidenza il notevole mutamento dell'andamento del potenziale rispetto al caso dello stesso elettrodo agente su un suolo omogeneo.

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Summary This paper deals with the electrical field and potential, generated by a rectilinear indefinite electrode placed at the surface of a homogeneous soil, embedding, at given depth, a perfecly conducting plane (which, in practice, may be the scheme of a metalliferous vein of small thickness with regard to other dimensions). Furthermore it is emphasized the remarkable change in potential shape in comparison to the case of the same electrode acting on a homogeneous soil.Zusammenfassung Das, von einem geradlinigen unbegrenzten Elektrode, an die Oberfläche eines homogenen Bodens liegend, das eine, mit gewissener Tiefe, leitfähige in vollendeter Weise, senkrechte Fläche umfasst (die, in der Praxis, als Schema einer Metallführenden Ader, geringer Dicke im Vergleich anderen Dimensionen, betrachtet sein kann), erzeugte Feld und Potential wird erforscht. Die des Potential Verlaufes bedeutende Veränderung, in Betreff des Falles von derselbe, auf homogenen Boden, wirksame Elektrode, wird deutlich erklärt.

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Relazione presentata il 22 Aprile 1960 alla Ottava Assemblea Generale della «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia» (Genova: 22–24 Aprile 1960).     

The detailed structure of the atmosphere near jet streams

Summary A short survey is given of results obtained from «Project Jet Stream» Research Flights. Several features of the atmospheric structure in the vicinity of the jet-stream core seem to be rather characteristic and shall be described in detail. The most prominent among these are: the «Jet-Stream Front»above and below the jet core, stable baroclinic zones on the anticyclonic side of the jet, and an upward bulge of the isentropic surfaces south of the jet stream, the so-called «isentrope hump». Some of theses features seem to have far-reaching implications upon the dynamics of the jet stream.

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Zusammenfassung Es wird ein kurzer Überblick über die Ergebnisse einiger «Project-Jet-Stream»-Forschungsflüge gegeben. Einige Merkmale der atmosphärischen Struktur in der Umgebung des Strahlstromkernes scheinen für eine Vielzahl der Fälle charakteristisch zu sein und sollen im folgenden noch näher beschrieben werden. Am deutlichsten treten hervor: Die «Jet-Stream-Front»oberhalb und unterhalb des Strahlstromkernes; stabile und barokline Zonen auf der antizyklonalen Seite des Strahlstromes; eine Aufwölbung der Isentropenflächen südlich der Strahlstromachse, der sogenannte «Isentropenbuckel» («isentrope hump»). Einige dieser Merkmale scheinen weitreichende Einflüsse auf die Dynamik der Strahlströmung zu besitzen.

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Paper presented at the I.U.G.G. Meeting in Helsinki, 1960.     

Verfahren zur Auswertung von Untertage-Seismogrammen

Zusammenfassung In den letzten Jahren wurden in den Erzgruben des Siegerlandes reflexionsseismische Messungen untertage ausgeführt. Für die Auswertung der hierbei erhaltenen Seismogramme sind besondere Verfahren erforderlich, die in der vorliegenden Arbeit entwickelt werden.Im ersten Teil werden die auftretenden geometrischen Probleme behandelt. Es wird gezeigt, daß man bei der Auswertung von Untertage-Seismogrammen zweckmäßigerweise jeden Reflexionseinsatz einzeln auswertet. Man erhält auf diese Weise eine Schar von Ellipsen, deren Häufungszone die Lage der reflektierenden Fläche erkennen lässt. Eine Möglickeit zur Berücksichtigung des Einfallwinkels wird durch geometrische Betrachtungen gefunden.Im zweiten Teil wird die Lage der Reflexionsebene durch rechnerische Methoden festgelegt. Zunächst wird dargelegt, daß hierzu die Korrelationsrechnung angewandt werden kann. Es ergeben sich jedoch einige Nachteile bei der praktischen Anwendung des Verfahrens.So wird die Aufgabe schließlich mit Hilfe der Fehlerrechnung gelöst. Hier kommt es darauf an, durch geeignete Näherungsformeln den Arbeitsaufwand auf ein erträgliches Maß zu bringen. Das erhaltene Ergebnis führt zu einer Festlegung von Lage und Streichrichtung der reflektierenden Fläche und liefert dabei eine Angabe über die Genauigkeit des erzielten Resultates. Schließlich wird angedeutet, wie man das statistische Verhalten der einzelnen Meßwerte untersuchen kann.

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Summary During the last years reflection-seismic measurements have been carried out in the ore mines of Siegerland. The special methods required for the interpretation of the seismograms obtained in this work are developed in the present paper.The first part deals with geometric problems arising. It is shown that in the interpretation of subsurface-seismograms each reflection event purposely is to be treated individually. In this way a family of ellipsoids is obtained whose zone of aggregation allows to recognize the position of the reflecting surface. A possibility of taking into account the angle of dip is found by geometrical considerations.In the second part the position of the reflecting surface is ascertained by arithmetical methods. At first, it is shown that correlation arithmetic may be adopted to this purpose. In employing this method practically some disadvantage will, however, be involved.Finally, for the solution of the problem the law of least squares is adopted. In doing so the question arises how to reduce the bulk of work to a reasonable amount by means of approximation formulas. The results thus obtained make it possible to determine the position and strike of the reflecting surface and yield data concerning the accuracy of the results obtained. Then, it is indicated how the statistical behaviour of the individual measurements can be analyzed.

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Gekürzte Fassung einer Dissertation, Bergakademie Clausthal 1954 (Berichterstatter Professor Dr.Karl Jung).     

Gestalt und Veränderung der Niederschlagsgebiete Nordamerikanischer Hurrikane

Zusammenfassung Für zwei nordamerikanische Hurrikane wurden aufeinanderfolgende Karten der stündlichen Niederschlagsmengen gezeichnet. Sie lassen eine Beurteilung der Entwicklung der Niederschlagsgebiete im Laufe der Entwicklung des Hurrikans zu. Nur anfangs ist das Niederschlagsgebiet annähernd kreisförmig. Sehr rasch deformiert es in der Art, daß auf der Rückseite das Regengebiet sehr rasch abbricht und auch links von der Zugrichtung keine sehr große Ausdehnung hat. Dagegen ist der Niederschlag sehr ausgedehnt nach vorn und nach rechts in der Zugrichtung gesehen. Im letzten Stadium löst sich der Niederschlag sogar vom Kern des Hurrikans ab. Eine Erklärung für diese Entwicklung wird dynamisch versucht, Einflüsse von Luftmassengegensätzen werden abgelehnt, solche des Untergrundes gering eingeschätzt. Konvergenzen, die zur Wolken-und Niederschlagsbildung führen können, entstehen einmal durch Abweichungen vom Gradientwind bei der Vertiefung des Wirbels und infolge des raschen Druckfalles vor dem wandernden Wirbelsturm, zum anderen als Strömungskonvergenzen im Einzugsgebiet. Divergenzen entstehen beim Auffüllen, ferner beim Druckanstieg hinter dem wandernden Kern und im Delta der Isobaren. Durch Ueberlagerung dieser Vorgänge lassen sich prinzipiell die Aenderungen des Niederschlagsgebietes erklären.

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Summary Maps of hourly precipitation were drawn for two hurricanes of North-America. The development of precipitation areas can be shown in the course of the development of the hurricane. The precipitation area is rather circular only in the beginning. It changes very quickly: The rain area ends suddenly on the rear; moreover it is not large on the left side of the path. But there is extended precipitation ahead and on the right side. In the last stage the precipitation area leaves the center of the hurricane. A dynamical explanation is tried; influences of different air masses are rejected; influences of the surface of the earth are supposed to be very small. Convergences which may lead to the formation of clouds or to precipitation are formed on the one hand by deviation from geostrophic wind with the deepening of the vortex and because of the falling of pressure in front of the hurricane, on the other hand by convergences of flow in the area of entrance («Einzugsgebiet»). Divergences are formed in filling up and in the rising of pressure behind the moving center and in the delta of the isobars. The changing of precipitation areas may be explained by superposition of these facts.

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Vortrag, gehalten am 24. April 1954 vor der 2. allgem. Versammlung der «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia», Genova (23.–25. April 1954).     

The approach to charge equilibrium in a stored aerosol during aging

Summary The approach during natural aging to charge equilibrium of an aerosol produced and stored in a polyester «Mylar» balloon gasometer with metallized internal surface and 4200 litres content is studied. The number of charged condensation nuclei at any instant is related to the number of charged nuclei present at the same moment in electrical equilibrium produced by alpha-irradiation of the aerosol.It is shown that a stored aerosol consisting of small nuclei of moderate concentration is not later than 15 minutes after their birth in electrical equilibrium. With increasing size and concentration of the nuclei it takes longer and longer until the stored aerosol attains charge equilibrium. Stored large nuclei appear not to reach exact charge equilibrium even after several days.The reasons for replacing the rubber balloon gasometer, used previously, by the Mylar balloon for this investigation are given.In connection with the ionizing radiation required for producing charge equilibrium, the generation of condensation nuclei by alpha-radiation in stagnant and moving nucleus-free air has been investigated. It has been found that no condensation nuclei are being produced in filtered (nucleus-free) air for air-flows of between 0.1 and 20 litres/min in a tube of 4.2 cm diameter by the alpha-rays of Polonium 210 of about 125 c.

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Zusammenfassung Es wurde die während natürlicher Alterung stattfindende Annäherung an das elektrische Gleichgewicht eines Aerosols, welches in einem «Mylar» Ballon-Gasometer aus Polyester mit metallisierter Innenfläche und von 4200 Litern Inhalt erzeugt und gespeichert wurde, studiert. Die in jedem Augenblick vorhandene Anzahl der geladenen Kondensationskerne wurde zu der Zahl der geladenen Kerne im elektrischen Gleichgewicht für den gleichen Moment in Beziehung gesetzt, welches durch Bestrahlung des Aerosols mit Alpha-Teilchen erzeugt wurde.Es wird gezeigt, dass ein gespeichertes Aerosol, welches aus kleinen Kernen von mässiger Konzentration besteht, nicht später als 15 Minuten nach der Geburt der Teilchen im elektrischen Gleichgewicht ist. Mit zunehmender Grösse und Konzentration der Kerne dauert es länger und länger bis das gespeicherte Aerosol sein Gleichgewicht erreicht. Gespeicherte grosse Kerne scheinen selbst nach mehreren Tagen nicht das volle Gleichgewicht zu erreichen.Die Gründe für die Einführung des Mylar Ballons statt des früher benützten Gummiballons werden gegeben.In Zusammenhang mit der radioaktiven Bestrahlung, welche für die Erzeugung des Ladungsgleichgewichtes gebraucht wird, wurde die Produktion von Kondensationskernen durch Alpha-Teilchen in stagnierender und bewegter kernfreier Luft untersucht. Es wurde festgestellt, dass keine Kondensationskerne erzeugt werden, wenn kernfreie Luft, welche sich mit 0.1 bis 20 Litern per Minute durch ein Rohrsystem mit 4.2 cm Durchmesser bewegt, von Polonium 210 mit 125 c bestrahlt wird.

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The research reported in this article has been supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Laboratories, through the European Office of the Air Research Division, United States Air Force under Contract AF 61 (052)-26 and by the Instrumentation Engineering Physics & Analysis Laboratory of the General Electric Co., Schenectady, New York under Retainer Agreement.     

Soil radiocarbon analysis and soil dating

Based on¹⁴C dating principles, techniques of measuring¹⁴C concentrations in pedogenic organic materials have been well established. Basic lines of soil sample pretreatment for radiocarbon analysis by liquid scintillation are shown. Possible influences of lithogenic carbon on the results obtained are discussed.Soil organic matter¹⁴C analysis results can-according to the radiocarbon dating formula-be interpreted as minimum ages of the soil under investigation if strong evidence for autochthonous pedogenic origin of the material is given. In case of fossil soils, minimum age is maximum estimate for period of burial. The gap existing between minimum age and true age can be reduced by special techniques of fractionation, as well as by taking account of additional pedological information on turnover features of the material. Discussion of possible soil organic matter turnover mechanisms leads to a theory of rates of decomposition high in the initial stages and slowing down to nearly zero with time.Application of¹⁴C techniques to humus dynamics until now yielded apparently contradictory results on relative ages of different humic matter fractions., Enrichment of old material in the HCl hydrolysis residue fraction, however, has been observed in all instances.Mathematical modelling of soil radiocarbon response on varying turnover parameters results in estimates of turnover time and migration speed of soil organic matter in total as well as fractions thereof.

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Zusammenfassung Ausgehend von den Grundlagen der¹⁴C Datierung wird das Verfahren der¹⁴C Messung an organischem Bodenmaterial mit Hilfe der Flüssigkeits Szintillations Methode kurz erläutert. Ernste meßtechnische Probleme liegen heute nicht mehr vor. Als Mangel wird die uneinheitliche Probenvorbereitung bei CaCO₃ haltigen und CaCO₃ freien Proben empfunden.Die bodendynamisch bedingte altersmäßige, Inhomogenität der Proben ermöglicht es nicht, das wahre Alter einer Probe, d. h. das Alter des ältesten Teils der in der Probe enthaltenen organischen Stoffe nach der Datierungsformel zu berechnen. Eine genaue Analyse zeigt vielmehr, daß der nach der Formel berechnete Wert nur als Minimalabschätzung für das Alter der Probe gesichert ist. Das so ermittelte Minimalalter der untersuchten organischen Substanz ist gleichzeitig ein Minimalalter für den zugehörigen Boden, falls feststeht, daß das erfaßte Material autochthon pedogen ist und weder aus dem Ausgangsmaterial stammt noch durch Lateraltransport in den Boden gelangte. Das Minimalalter fossiler Böden ist gleichzeitig eine Maximalabschätzung, ihrer Überdeckungszeit.Durch Isolierung einer an älterem Material angereicherten Fraktion der organischen Substanz und ihre gesonderte Untersuchung kann ein Minimalalter für den untersuchten Boden gewonnen werden, das dem wahren Alter näher kommt. Erfolge wurden bisher mit der Rückstandsfraktion von HCl Hydrolysen erzielt. Die Frage nach der Fraktion höchsten Alters ist noch offen.Über das durch Fraktionierungsmethoden gewonnene Maß hinaus kann Aufschluß über die Größe der Differenz zwischen Minimalalter und wahrem Alter im wesentlichen nur durch bodenkundlich theoretische Information über Turnover und Abbauverhalten der organischen Substanz gewonnen werden. Zwei Ansätze werden vorgestellt und diskutiert. ¹⁴C Analysen der klassischen Fraktionen der organischen Substanz haben keine, für alle Böden, ja nicht einmal eine für alle Profilbereiche desselben Bodens gleiche Rangfolge der Fraktionen bezüglich ihres¹⁴C Gehaltes erbracht. Die aus dieser Ergebnislage erwachsenden Schwierigkeiten für ein Verständnis der biochemischen Humusdynamik werden unter Verweis auf die Literatur angedeutet.Versuche, mit mathematischen Modellen die Wechselbeziehungen zwischen der Dynamik der organischen Substanz des Bodens und seiner¹⁴C Konzentrationen in verschiedenen Profiltiefen zu erhellen, werden vorgestellt. Fortschritte auf diesem Gebiet könnten sowohl die Genauigkeit der Altersschätzung mit der¹⁴C Methode erhöhen als auch zu einer konsistenten Interpretation der¹⁴C Ergebnisse in der Erforschung der Humusdynamik führen.

     

Der Dimmerföhn vom 18. Dezember 1945

Zusammenfassung Die Dimmerföhnlage vom 18. Dez. 1945 wird in ihrer Entwicklung eingehend beschrieben und im Zusammenhang mit einer früher veröffentlichten Föhntheorie betrachtet.

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Summary The heavy «Foehn» of the 18 th of December 1945 is described in detail and considered in connection with a theory about the «Foehn» formerly published. Based on this theorie the essential problems of the development of the «Foehn» can well be explained.

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UnterDimmerföhn verstehen wir eine Föhnlage, bei welcher bei extrem starken südlichen Höhenwinden ein Druckgefälle von meist über 12 mb zwischen der Alpensüd- und Nordseite besteht. Der Föhnsturm überweht dann die Quertäler, die sich dem Alpenkamm nordwärts anschliessen, erreicht den Erdboden erst im untern Teil der Täler und stürmt dann heftiger und weiter als gewöhnlich ins Mittelland hinein vor. Die Föhnmaner und das Niederschlagsgebiet reichen bis auf die Alpennordseite hinüber, nämlich bis über den fast windstillen Bereich, der vom Föhnsturm überweht wird.     

Die sphärische Hyperbel

Zusammenfassung Es wird das Ergebnis einer mathematischen Untersuchung über sphärische Hyperbeln und Ellipsen mitgeteilt, nach denen solche Hyperbeln und Ellipsen mit gleichen Breenpunkten ein System rechtwinkliger hyperbolischer Koordinaten auf der Erde ergeben. Dabei sind Hyperbeln, deren Brennstrahldifferenzu beträgt, zugleich Ellipsen mit der Brennstrahlsummes=180°-u in einem System, das sich ergibt, wenn man statt des einen Brennpunktes seinen Gegenpunkt auf der Erde wählt. Ordnet man auf der Erde Sender so an, daß sie die Ecken eines Oktaeders auf der Kugel bilden, so läßt sich durch geeignete Empfangsgeräte überall auf der Erde eine laufende Ortung für Schiffe und Luftfahrzeuge durchführen, die von jedem Wettereinfluß frei ist und bei Tag und Nacht angewendet werden kann. Das hyperbolische Koordinatennetz kann, unabhängig von der Zeit, in Karten eingezeichnet werden und die geographischen Koordinaten ersetzen, so daß für die Praxis jede Ortsberechnung überflüssig ist.

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The spherical hyperbola

Summary As a result of a mathematical investigation of spherical hyperbolae and ellipses it is shown in the following paper that these curves, when confocal, form a system of rectangular coordinates on the globe. Hyperbolae whose difference of focal radii isu are identic with ellipses whose sum of focal radii iss=180°-u in the system that results if one of the focuses is replaced by its antipodal point. A world-wide network of sending stations arranged on the solid angles of an octahedron will allow the ascertaining of position by ships and aircraft independent of weather at all hours of day and night. Independent of time the grid of hyperbolic coordinates can be entered on charts and replace the geographical,coordinates, practically superseding any calculation of position.

     

Scilla e Cariddi e le correnti di marea nello Stretto di Messina

Riassunto L'A. sottopone ad una dettagliata analisi idrodinamica i fenomeni relativi alle maree ed alle correnti di marea dello Stretto di Messina, appoggiandosi sui dati mareografici dei due mari adiacenti nonchè sulle misure ed osservazioni di F. Vercelli e G. Mazzarelli. I risultati mostrano come il fenomeno delle maree nello Stretto di Messina consista nell'accoppiamento delle maree proprie delle masse d'acque dello Stretto con gli impulsi che le stesse masse ricevono dai due mari Jonio e Tirreno. In tale processo i fenomeni d'attrito (attrito esterno e turbolenza) rivelano un'importanza fondamentale. La sovrapposizione di una corrente generale più forte con la corrente di marea dà luogo nell'imbocco Nord dello Stretto a quelle convergenze di corrente alle quali si connettono i «tagli» e le «scale di mare», nonchè i vortici di Capo Peloro (Cariddi), Scilla e San Raineri. Seguono considerazioni sulla possibilità di alterazioni morfologiche dello Stretto di Messina da epoche preistoriche con abbassamento del fondo o con allargamento delle sponde in guisa da spiegare l'indebolimento dei medesimi fenomeni.

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Zusammenfassung Die Gezeiten und Gezeitenströmungen in der Strasse von Messina, an die sich die bekannten Schilderungen der alten Sagen der Scylla und Charybdis knüpfen, werden hier einer eingehenden hydrodynamischen Analyse unterzogen. Die Grundlagen für diese bilden einerseits die bekannten Grundwerte der vertikalen Gezeit in den angrenzenden Meeren im Norden und Süden der Strasse, andererseits die neueren Messungen der Gezeitenströme im engsten Querschnitt der Strasse durch Prof. Vercelli und die Beobachtungen von Prof. G. Mazzarelli. Die Ergebnisse dieser Analyse zeigen, dass das Phänomen der Gezeiten in der Meeresstrasse nichts anderes ist, als die Mitschwingungsgezeiten der Wassermassen der Strasse mit den Impulsen, die sie vom Jonischen und Thyrrhenischen Meer her empfagen. Dabei spielen die Reibungseinflüsse (äussere Reibung und Turbulenz) im engsten Teil der Strasse für die Intensität und Phase der Ströme eine ausschlaggebende Rolle. Die Superposition einer stärkeren allgemeinen Strömung und des Gezeitenstromes gibt am Nordausgang der Meeresstrasse an der Meeresoberfläche zweimal in jeder Mondperiode jene Stromkonvergenzen, an die die bekannten Sprungwellen (tagli o scale di mare) gebunden sind. Mit ihnen in Zusammenhang stehen such die Wirbel vor Cap Peloro (Charybdis), vor Scilla und vor San Raineri. Dieser Zusammenhang wird in der Arbeit näher erörtert, sowie Betrachtungen darüber angestellt, ob nicht möglicherweise morphologische Aenderungen in der Strasse von Messina seit vorhistorischer Zeit durch Vertiefung und vielleicht auch Verbreiterung der Meeresstrasse eine Schwächung der Phänomens bewirkt haben könnten. So könnte man verstehen, dass «Scylla und Charybdis» das sind die von Homer so eindrucksvoll geschilderten Gefahren für die Schiffahrt allmählich verloren gegangen sind.

     

Zum Problem der elektrischen Übertragung seismischer Impulse über grössere Entfernungen mittels Kabel

Zusammenfassung Es wird untersucht, mit welcher Verzögerung und Verformung eine in einem Induktions-Seismometer erzeugte elektrische Spannungsschwankung die Registriervorrichtung erreicht, wenn die Uebertragung durch eine Leitung erfolgt. Es werden «Verformungszahlen» definiert, mittels deren sich Leitungen verschiedenen Typs hinsichtlich der Formtreue der Uebertragung vergleichen lassen. Einige Beispiele hierfür werden behandelt. Die erforderliche Selbstinduktivität (Pupinisierung) eine freischwebenden Doppelleitung für grösstmögliche Formtreue wird angegeben. Hierbei ergibt sich z.B. für 20 km Kabellänge eine Laufzeit von der Grössenordnung einer hundertstel Sekunde.

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Summary It is beeing investigated, with which retarding and deforming one in an induction-seismometer generated electrical tension-oscillation the recorderapparatus arrives, presuming the transformation has been taken by means of wire. Numbers of deforming are given, which allowes the comparison by different types of wires, regarding the true shape of the transmission. A few examples will be described. The necessary selfinduction («Pupinisierung») of a freehanging doublewire for the greatest possible true shape is named. Thereby results for instance by a cablelength of 20 km a traveltime of about 1/100 of a second.

     

Die Klassifikation der Witterungslagen

Zusammenfassung Für die regionale Klassifikation der Witterungslagen in Gebieten von der Grösse des Alpenraumes wird ein Klassifikationsschema vorgeschlagen, welches auf der Grundlage der im Buch vonFlohn: «Witterung und Klima in Mitteleuropa» veröffentlichten Klassifikation vonLauscher aufgebaut ist. DasLauscher'sche Schema wird von 5 auf 6 Klassen und von 17 auf 33 Typen erweitert wodurch es allgemein für beliebige Gebiete verwendbar wird und eine übersichtliche Charakterisierung der Witterungslage gibt. In der Verschlüsselung durch zwei Ziffern wird sowohl der Witterungscharakter als auch die vorherrschende Strömungsrichtung angegeben.

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Summary The author proposes a scheme classifying weather types in areas of the sizes of the Alpine region (of Europe). This scheme is based on the classification principles published byLauscher inFlohn's book on «Witterung und Klima in Mitteleuropa». The number of classes is raised from 5 to 6, the number of weather types from 17 to 33. The amplified scheme applies to any region and permits a perspicuous arrangement of weather types. Weather types are coded by two numbers indicating the general character and the prevailing wind direction.