Metal point discharge nuclei and the production of multiply charged ions from condensation nuclei

Summary Very small uncharged nuclei are produced by electric discharge at a metal point. By measuring the size and the super-saturation required for condensation it is shown that there is a vapour pressure deficit of 15%. The nuclei increase in size and in heterogeneity during storage. The range of radius is from 1.0×10^–7 cm to 6.6×10^–7 cm.When atmospheric nuclei are drawn past a discharging point they become multiply charged. The relation between the mobility, the diffusion coefficient and the charge per ion of these multiply charged ions does not agree with well-established theory.

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Zusammenfassung Elektrische Entladung von einer Metallspitze erzeugt sehr kleine, ungeladene Kerne. Durch Messung ihrer Grösse und der Übersättigung, welche für die Kondensation benötigt wird, kann gezeigt werden, dass ein Dampfdruckdefizit von 15% besteht. Während der Speicherung wachsen die Kerne und ihre Heterogenität nimmt zu. Ihre Radien liegen zwischen 1.0×10^–7 cm und 6.6×10^–7 cm.Kondensationskerne der Atmosphäre, welche an einer sich entladenden Spitze vorbeigesaugt werden, nehmen mehrfache Ladungen an. Die Beziehung zwischen der Beweglichkeit, dem Diffusionskoeffizienten und der Ladung per Ion dieser mehrfach geladenen Ionen stimmt nicht mit der bisher als gültig angenommenen Theorie überein.

     

On the determination of the diffusion coefficient of condensation nuclei using the static and dynamic methods

Summary It was intended to carry out a detailed comparison between the values of the diffusion coefficient of condensation nuclei obtained by the static method and the corresponding values deduced from measurements by the dynamic method.In order to increase the accuracy of the diffusion coefficient as determined by the static method, using as decay vessel the fog tube of a photo-electric counter, it was necessary to develop a new version with an air column diameter smaller than that previously employed. Calibration curves for counters with fog tubes of 1.1, 1.9 and 2.5 cm diameter together with that for the standard of 3.85 cm are given.Fürth's theory of the static method was experimentally verified and shown to be consistent in itself.With regard to the dynamic method, the effect of varying the air-flow on the results obtained with the diffusion box was investigated and a marked influence on the value of the diffusion coefficient usingGormley's formula found. A regular and systematic increase of the diffusion coefficient with increase of air-flow, apparently overlooked up to now, was discovered. Within the range of 1 to 4 litres/min air-flow a change by 1 litre/min alters the diffusion coefficient by about 12%. Since for technical reasons during one experiment, adjustment of the air-flow by two litres/min were not uncommon hitherto, the diffusion coefficient determined in this way may be wrong by 25 % of its value for this reason alone. The influence of humidity on the diffusion coefficient determined with the diffusion box was also studied. It was found that the reduction of the diffusion coefficient due to increase in relative humidity from 53 % to 84 % amounts in the average and over a very wide range of diffusion coefficients to about 10 %.The comparison of the diffusion coefficients determined by the static and dynamic methods gave the following results: The diffusion coefficient of large hot nichrome wire nuclei (D 10 · 10^–6 cm²/sec) determined by the static method is approximately one third of that obtained when the dynamic method with an air-flow of 1 litre/min is used. With decreasing size of nuclei the diffusion coefficients measured by the two methods approach each other.It is suggested that the observed discrepancies are due to a thin boundary layer which at the start of the diffusion process is almost free of nuclei. The theory of the static method is accordingly modified and a new formula for the calculation ofD is derived which leads to agreement between the static and the dynamic determinations ofD when it is assumed that the boundary layer has a thickness of about 1.5 mm.

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Zusammenfassung Es war beabsichtigt, eine detailierte Vergleichung der mittels der statischen und dynamischen Methode gemessenen Diffusionskoeffizienten von Kondensationskernen durchzuführen.Um die Genauigkeit der mit der statischen Methode ermittelten Diffusionskoeffizienten, wenn das Nebelrohr des photoelektrischen Kernzählers als Kernspeicher benützt wird, zu erhöhen, war es notwendig ein neues Modell mit einer zylindrischen Nebelkammer von kleinerem Durchmesser, als bisher verwendet, zu entwickeln. Es werden Eichkurven für Zähler mit Nebelrohren von 1.1, 1.9 und 2.5 cm Durchmesser zusammen mit der Eichkurve für den Standard-Kernzähler von 3.85 cm Durchmesser gegeben.Fürth's Theorie der statischen Methode wurde experimentell verifiziert und als in sich selbst verträglich bewiesen.Es wurde ferner der Effekt der änderung des Luftstromes durch den Diffusions-apparat auf die mit der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten untersucht, und ein bemerkenswerter Einfluss der Luftstromgeschwindigkeit auf die Grösse des Diffusionskoeffizienten entdeckt, wennGormley's Formel der Auswertung zu Grunde gelegt wird. Ein regelmässiges und systematisches Anwachsen des Diffusionskoeffizienten mit Zunahme der Luftströmung — offenbar bis jetzt übersehen — wurde festgestellt. Für Luftströmungen zwischen 1 und 4 Liter/Min bewirkt eine änderung der Luftströmung um 1 Liter/Min eine änderung des Diffusionskoeffizienten um etwa 12%. Da bisher aus technischen Gründen eine Regulierung des Luftstromes um 2 Liter/Min während eines und desselben Experiments nichts Ungewöhnliches war, so kann deshalb allein der so bestimmte Diffusionskoeffizient um 25 % seines Wertes unrichtig sein. — Auch der Einfluss der Feuchtigkeit auf den mit dem Diffusionsapparat ermittelten Diffusionskoeffizienten wurde geprüft. Es wurde festgestellt, dass die Reduktion des Diffusionskoeffizienten als Folge einer Erhöhung der relativen Feuchtigkeit von 53 auf 84 % im Durchschnitt und für Diffusionskoeffizienten bis zu 500. 10^–6 cm²/sec etwa 10 % beträgt.Die Vergleichung der mittels der statischen und dynamischen Methode gemessenen Diffusionskoeffizienten ergab das folgende Resultat: Der Diffusionskoeffizient grosser,. durch elektrisches Glühen eines Drahtes erzeugten Kondensationskerne (D 10. 10^–6 cm²/sec), wenn mit der statischen Methode bestimmt, ist ungefähr ein Drittel jenes mittels der dynamischen Methode gemessenen Wertes bei einem Luftstrom von 1 Liter/Min durch den Diffusionsapparat. Mit abnehmender Grösse der Kondensationskerne nähern sich die Werte der nach den beiden Methoden bestimmten Diffusionskoeffizienten.Es wird versucht, die beobachteten Unstimmigkeiten durch die Annahme einer dünnen Wandschicht zu erklären, die zu Beginn des Diffusionsprozesses beinahe frei. von Kernen ist. Die Theorie der statischen Methode wurde dementsprechend abgeändert und eine neue Formel für die Berechnung vonD abgeleitet, die zu einer Uebereinstimmung zwischen den statischen und dynamischen Bestimmungen vonD führt, wenn angenommen wird, dass die Wandschicht eine Dicke von ungefähr 1.5 mm hat.

     

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.     

Influence of image forces on combination in aerosols

Summary The effect of electrostatic image forces on the combination of small ions with uncharged aerosol nuclei and the self-combination of charged and uncharged nuclei is examined. In the ion-nucleus case a formula for the combination coefficient is derived for very small nuclei. This formula applies also to atmospheric nuclei and tends to the familiar 4ad form for large radii. For the case of the self-combination of nuclei the effect of the image force when one of the combining nuclei is charged, is shown to be small in the size range of atmospheric nuclei but not negligible if smaller sizes are considered; a table is included of the magnitude of the effect as a function of size.

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Zusammenfassung Es wird der Effekt der elektrostatischen Bildkräfte auf die Vereinigung von Kleinionen mit ungeladenen Aerosolkernen und die Selbstvereinigung von geladenen und ungeladenen Kernen untersucht. Im Falle der Ionen und Kerne wird eine Formel für den Vereinigungskoeffizienten von sehr kleinen Kernen abgeleitet. Diese Formel ist auch für atmosphärische Kerne anwendbar und strebt für grosse Radien dem bekannten Ausdruck 4ad zu. Für den Fall der Selbstvereinigung der Kerne wird gezeigt, dass der Effekt der Bildkraft im Grössenbereich der atmosphärischen Kerne klein ist, wenn einer der sich vereinigenden Kerne geladen ist. Der Einfluss ist aber nicht vernachlässigbar, wenn kleinere Grössen in Betracht gezogen werden; es wird eine Tabelle mitgeteilt, welche den Betrag des Effektes als Funktion der Grösse gibt.

     

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.

     

The photo-electric nucleus counter as hygrometer

Summary Hygrometric measurements on room air were made with aNolan-Pollak nucleus counter from which the lining of blotting paper had been removed. The dew point can be determined from the critical overpressure for condensation on nuclei. Satisfactory agreement with the values given by a ventilated wet and dry bulb hygrometer was obtained. The correction required is small since condensation occurs on ordinary atmospheric nuclei when the temperature is brought to about 0.3°C below the dew point.

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Zusammenfassung Es wurden Feuchtigkeitsmessungen der Zimmerluft mit einemNolan-Pollak Kernzähler gemacht, in welchem das Futter aus Fliesspapier entfernt worden war. Der Taupunkt kann aus dem kritischen Ueberdruck, der für die Kondensation an den Kernen notwendig ist, bestimmt werden. Es wurde zufriedenstellende Uebereinstimmung mit den Angaben eines ventiliertenAssmann-Psychrometers gefunden. Die erforderliche Korrektur ist klein, da die Kondensation an gewöhnlichen Kernen der Luft stattfindet, wenn die Temperatur auf einen um 0.3°C verminderten Taupunkt gebracht wurde.

     

A diffusion battery without end-pieces or connecting tubing

Summary An account is given of a new instrument for determining the apparent diffusion coefficient of aerosols using the dynamic method in which a diffusion battery without end-pieces or connecting tubing is built into the fog-tube of a photo-electric condensation nucleus counter.The elimination of the end-pieces and connecting tubings removes any end-effect and diffusion losses in these parts of the diffusion batteries used hitherto and reduces the volume of the diffusion apparatus to that of its channels, thus minimising the lag in the response of the battery.A preliminary application of the instrument in room air confirmed previous findings that the apparent diffusion coefficient as determined by the dynamic method depends on the air-flow used.

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Zusammenfassung Es wird ein neues Instrument für die Bestimmung des virtuellen Diffusionskoeffizienten eines Aerosols mittels der dynamischen Methode beschrieben, bei welchem eine Diffusionsbatterie ohne Endstücke oder Verbindungsröhren direkt in das Nebelrohr eines photoelektrischen Kondensations-Kernzählers eingebaut ist.Die Beseitigung der Endstücke und Verbindungsröhren schliesst jeglichen «Endeffekt» und Diffusionsverluste in diesen Teilen der bisher benützten Diffusionsbatterien aus und reduziert das Volumen des Diffusionsapparates auf jenes seiner Kanäle, wodurch die zur Anwendung der dynamischen Methode erforderliche Zeit wesentlich verkürzt wird.Eine vorläufige Anwendung des Instrumentes in Laboratoriumluft bestätigt frühere Feststellungen, dass der virtuelle diffusionskoeffizient, wie er mittels der dynamischen Methode erhalten wird, von der benützten Luftstromgeschwindigkeit abhängt.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract No. AF 61(052)-26 and Supplemental Agreement No. 1, through the European Office, ARDC in Brussels.     

Ein Beitrag zur Globalstrahlung

Zusammenfassung Es wird an Hand einer zweijährigen Beobachtungsreihe der Globalstrahlung in Köln deren Beziehung zu Windrichtung und Sicht untersucht. Es stellt sich heraus, dass die Globalstrahlung in Köln bei westlichen Winden infolge der Abgase und der Luftverunreinigungen, die vom Rheinischen Braunkohlenrevier herrühren, um rund 10% geringer ist als diejenige bei östlichen Winden. Bezüglich der Zusammenhänge zwischen Sicht und Globalstrahlung wird gezeigt, daß bei grösseren Sonnenhöhen (40° und mehr) eine merkliche Minderung des Strahlungsgenusses infolge Hebens der Dunstgrenze durch Konvektion und Turbulenz bis in grössere Sichtweiten eintritt als bei niedrigeren Sonnenständen. Bei letzteren (Sonnenhöhen bis zu 30°) nimmt die Globalstrahlung mit der Sicht bis zu einer Sichtweite von rund 10 km kräftig zu. Jenseits dieses Bereiches ist die Zunahme nur noch geringfügig.

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Summary It has been inquired the relation of global radiation to the directions of the wind and to sight in Cologne. The global radiation is in all sun's altitudes ca 10%–15% smaller than during the other directions, when wind is blowing from the west. The global radiation is influenced by the atmospheric turbidity. At a low sun's altitude the radiation becomes sooner constant in relation to the sight than at a hight altitude.

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Vortrag gehalten auf der 5. Allgem. Versammlung der «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia» (Genova, 23–25. April 1957).     

The influence of air-flow on the determination of the diffusion coefficient of heterogeneous aerosols by the dynamic method

Summary The influence of heterogeneity on the determination of the diffusion coefficient by the dynamic method is investigated for polydisperse aerosols with various Gaussian particle size distributions.It is further shown, theoretically and experimentally, that the misapplication ofGormley's formula to polydisperse aerosols must give different apparent diffusion coefficients when they are determined with the same air-flow by two batteries having different dimensions and numbers of channels. On the other hand, the apparent diffusion coefficients as measured by two diffusion batteries with different constants can be equalized by selecting the air-flows through the batteries so that (a/3.77bLc)Q for the two batteries is constant wherea, b, L are the dimensions of the channels,c their number andQ the air-flow.The dependence of the apparent diffusion coefficient on air-flow was tested in a new experimental set-up with reduced length of connecting tubing of anti-static rubber. The results of these experiments confirm previous findings.

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Zusammenfassung Der Einfluss der Heterogenität auf die Bestimmung des Diffusionskoeffizienten mit der dynamischen Methode wurde für polydisperse Aerosole mit verschiedenen Gauss-schen Verteilungen der Teilchengrösse untersucht.Es wurde weiter theoretisch und experimentell gezeigt, dass die unzulässige Anwendung vonGormley's Formel auf polydisperse Aerosole verschiedene virtuelle Diffusionskoeffizienten geben muss, wenn sie mit der gleichen Luftstromgeschwindigkeit mittels zweier Diffusions-Batterien bestimmt werden, welche verschiedene Dimensionen und Anzahl von Kanälen haben. Andererseits können die virtuellen Diffusionskoeffizienten, wie sie mittels zweier Batterien mit verschiedenen Konstanten erhalten werden, einander angeglichen werden, wenn man die Luftstromgeschwindigkeit durch die Batterien so wählt, dass (a/3.77bLc)Q für die beiden Batterien konstant ist, wobeia, b, L die Dimensionen der Kanäle,c ihre Zahl undQ die Luftstromgeschwindigkeit bezeichnen.Die Abhängigkeit des virtuellen Diffusionskoeffizienten vom Luftstrom wurde in einer neuen experimentellen Anordnung mit reduzierter Länge der Verbindungs-Schläuche aus anti-statischem Material geprüft. Die Resultate dieser Experimente bestätigen frühere Befunde.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract No. AF 61(052)-26 and Supplemental Agreement No. 1, through the European Office, ARDC in Brussels.     

Production of nuclei from ammonia and nitric acid

Summary The size and charge distribution of nuclei obtained by passing air over ammonia and nitric acid are examined. In agreement with McHenry it was found that the average radius is less than 1.0×10^–6 cm. The heterogeneity of the nuclei is discussed.

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Zusammenfassung Es wurde die Grösse und Ladungsverteilung von Kernen, welche erhalten wurden, wenn Luft über Lösungen von Ammoniak und Salpetersäure streicht, untersucht. In Übereinstimmung mit McHenry wurde gefunden, dass der durchschnittliche Radius der Kerne kleiner als 1.0×10^–6 cm ist. Es wird die Ungleichartigkeit der Kerne diskutiert.

     

Das Asymptotische Strahlungsfeld in Gewässern bei natürlichen Streuverhältnissen

Zusammenfassung Unter der Annahme, dass die Koeffizienten der Entwicklung der Streufunktion nach Legendreschen Polynomen bekannt sind, wird die für grosse Tiefen eines trügen Mediums gültige Strahlungsintegralgleichung gelöst, indem die Lösung ebenfalls nach Legendreschen Polynomen entwickelt wird. Es wird gezeigt, dass die Koeffizienten dieser Entwicklung sich rekurrent berechnen lassen. Für das relative Unterlicht wird eine bei geringem Streuanteil gültige Näherungsgleichung abgeleitet, die nur die Koeffizienten der Entwicklung der Streufunktion nach Legendreschen Polynomen enthält.

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Summary Expanding the phase function and the solution of the equation of transfer for large depths of a hydrosol in a series of Legendre's polynomials, it is shown, that the coefficients of the solution can be evaluated by a recurrent relation. Furthermore an approximative equation for the reflectance function (i.e. the ratio upward to downward illumination) is deduced, which is valid for large depths of a low scattering medium and only depends on the coefficients of the Legendre's series of the phase function.

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Herrn ProfessorDr. Hans Ertel in Dankbarkeit zum 60. Geburtstag gewidmet.     

On the determination of the diffusion coefficient of heterogeneous aerosols by the dynamic method

Summary It is shown that the marked influence of the air-flow on the value of the diffusion coefficient as determined by the dynamic method can be fully explained when heterogeneity of the condensation nuclei in the aerosol is assumed. A theory of the dynamic method for heterogeneous aerosols is given on the assumption that the diffusion loss of a mixture of condensation nuclei of different diffusion coefficients is the sum of the diffusion losse of its components. Procedures for resolving heterogeneous aerosols into their components using the dynamic method are developed. The accuracy attainable by one of the methods which requires no assumptions on the number of components in the aerosol under investigation is illustrated by a numerical example.

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Zusammenfassung Es wird gezeigt, dass der bemerkenswerte Einfluss der Luftstromgeschwindigkeit auf die Grösse des mit der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten völlig erklärt werden kann, wenn Heterogenität der Kondensationskerne im Aerosol angenommen wird. Eine Theorie der dynamischen Methode für heterogene Aerosole wird unter der Annahme, dass der Diffusionsverlust eines Gemisches von Kondensationskernen mit verschiedenen Diffusionskoeffizienten gleich der Summe der Diffusionsverluste ihrer Komponenten ist, gegeben. Verfahren der Zerlegung heterogener Aerosole in ihre Komponenten mittels der dynamischen Methode werden entwickelt. Die mit einem der Verfahren, welches keine Annahme über die Zahl der in dem zu untersuchenden Aerosol vorhandenen Komponenten benötigt, erreichbare Genauigkeit wird an einem numerischen Beispiel illustriert.

     

Numerical treatment of a model of the hydromagnetic dynamo with a selected system of convection in the earth's core

Zusammenfassung In der Arbeit[3] wurde das Problem der Auswahl des Geschwindigkeitsfeldes für kinematisches Modell eines hydromagnetischen Dynamos im Erdkern gelöst. Den Inhalt des vorliegenden Artikels bildet die Beendigung dieser Problematik in numerischer Beziehung und die Diskussion der Ergebnisse. Man hat die numerischen Methoden beantragt und daran zu arbeiten angefangen, die Kennzahl und daher auch die charakteristische Geschwindigkeit im Modell gefunden. Die numerische Stabilität der Lösung wurde nicht untersucht. Man beglaubigte die zur Existenz eines stationären Mechanismus der Generierung des geomagnetischen Feldes nötigen Voraussetzungen gleichzeitig mit den Bedingungen, die zur Einführung des Generierungs-KoeffizientenP notwendig sind. Der Koeffizient ist in sphärischen Koordinaten angeführt und es wird gezeigt, dass die Kennzahl seine Grösse nicht beeinflusst.     

The circum-global radiation in dublin

Summary The note presents results of five years measurements of circum-global radiation in Dublin with two Bellani spherical pyranometers constructed and supplied by the Physikalisch-Meteorologische Observatorium in Davos. It was found that the agreement of these remarkably simple instruments is very good over the whole period and that they are most suitable and convenient for climatological stations.

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Zusammenfassung Es werden die Resultate von fünfjährigen Messungen der Zirkumglobalstrahlung in Dublin mit zwei Kugelpyranometern des Physikalisch-Meteorologischen Observatoriums in Davos mitgeteilt. Die Übereinstimmung dieser bemerkenswert einfachen Instrumente während der ganzen Periode ist sehr gut und diese Pyranometer wurden als sehr geeignet und bequem für klimatologische Stationen gefunden.

     

Die Anlagerung von natürlichen Radionukliden an Aerosolpartikel und Niederschlagselemente in der Atmosphäre

Zusammenfassung Es wird die Anlagerung der Zerfallsprodukte des, Radons und Thorons an das atmosphärische Aerosol infolge von Diffusion und elektrostatischer Dipolanziehung diskutiert. Die berechnete Grössenverteilung, des gebildeten, radioaktiven Aerosols stimmt weitgehend mit den Ergebnissen von Diffusionsmessungen überein. Die Aktivierung von Wolken-und Niederschlagselementen erfolgt im wesentlichen durch die Anlagerung trägerfreier, frisch gebildeter RaA-Atome; nur bei langlebigen Zerfallsprodukten spielt die Koagulation mit dem radioaktiven Aerosol eine Rolle. Die Anlagerungsgeschwindigkeit von RaA und ThB an fallende Regentropfen wurde durch Modellversuche bestimmt. Hiernach ist der Auswascheffekt von Regentropfen klein gegenüber der primären Aktivierung der Wolkenelemente. Es wird ein, Verfahren zur kontinuierlichen Messung der RaB- und RaC-Aktivität im Niederschlag beschrieben; die gemessene, mittlere spezifische Aktivität von 3·10^–5 c/cm³ kann mit Hilfe der angegebenen Aktivierungsprozesse befriedigend erklärt werden.

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Summary The attach of Rn- and Tn-decay-products to the atmospheric aerosol is discussed, taking into account diffusion and electrostatic forces. The computed size distribution of the produced radioactive aerosol agrees with the results of diffusion measurements. The activation of cloud and rain droplets with short-lived decay products happens chiefly due to the diffusion of fresh, carrier-free RaA-atoms. The collection efficiency of falling rain droplets for RaA and ThB was measured in model experiments; it is small compared to the activation of cloud elements. A method for the continuous measurement of RaB- and RaC-activity during rainfall is described; the measured, mean specific activity of 3·10^–5 c/cm³ can be explained by the theory of activation processes.

     

Vergleich luftelektrischer Messungen mit der Kondensationskernzahl auf Jungfraujoch (3578 m. ü. M.)

Zusammenfassung Es wird zum ersten Male ein Vergleich luftelektrischer Elemente in kernarmer Luft von etwa 50–1000 [KK/cm³] durchgeführt. Es zeigt sich, dass auch in diesem Bereich der Kernkonzentration die vereinfachte Wiedervereinigungsgleichung noch ihre Gültigkeit hat. Die Streuung der einzelnen Werte ist sehr gross. Die Gründe dieser Streuungen werden kurz erwähnt. Die Lösung der Wiedervereinigungsgleichung wird für den Fall kleiner Kernkonzentrationen in eine e-Funktion entwickelt. Eine genaue Aussage über den Absolutwert der Leifähigkeit kann auf Grund dieser Gleichung nicht gemacht werden. Diese Gleichung gibt über die Beziehung der Leitfähigkeitsänderung und der Kernzahländerungd/dZ=– Auskunft. Einige Tagesgänge der Monatsmittelwerte werden demonstriert.

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Summary For the first time comparisons are made in an atmosphere with a small number of condensation nuclei, between the content of condensation nuclei and atmospheric electrical elements. The simplified equation for the recombination is valid in this range of nuclei content too. The dispersion of single values is very great. The causes for this dispersions are briefly mentioned. The solution of the equation of recombination is evolved into an exponential function for the case of small nuclei content. An exact statement for the absolute value of conductivity cannot be given on the basis of this equation. This equation provides information on the relations of variations of conductivity and numbers of nuclei:d/dZ=–. Some diurnal variations of the monthly means are demonstrated.

     

Turbulenz und Vermischung im Meer

Zusammenfassung Die Bedeutung der Vermischungs- und Turbulenzvorgänge ist in der Ozeanographie relativ frühzeitig erkannt worden, und ihre Wirkung auf die Verteilung der ozeanographischen Faktoren (Temperatur, Salzgehalt u. a.) in allen Tiefenschichten der Ozeane ist vornehmlich mit Hilfe der ST-Beziehung eingehend untersucht worden. Die Diffusionskoeffizienten ergaben sich dabei um so größer, je großräumiger man die ozeanischen Bewegungen ansah, eine Tatsache, für die man keine Erklärung zu geben vermochte. Für die Darstellung der Turbulenzvorgänge bediente man sich in Anlehnung an die ähnlichen Vorgänge der molekularen Diffusion der Fickschen Diffusionsgleichung, und wichtige Folgerungen aus ihr haben das Verständnis des Mechanismus der Turbulenz und Vermischung wesentlich gefördert. Aber die Beobachtungen zeigten doch, daß diese einfache Beziehung den tatsächlichen Verhältnissen in der Natur nicht völlig gerecht wird und einer Erweiterung bzw. Änderung bedarf. L. F. Richardson [1926] hat sich zuerst mit dieser Frage befaßt und aus den vorliegenden Berechnungen des Turbulenzkoeffizienten ableiten können, daß dieser einer 4/3-Potenz einer charakteristischen Länge der Turbulenzbewegung (Weglänge der Vermischung, Mischungsweg oder Größe der Turbulenzelemente) proportional ist. Neuere Versuche von L. F. Richardson und H. Stommel [1948] haben auch für die turbulenten ozeanischen Ströme dieselbe Gesetzmäßigkeit gezeigt.Die neue statistische Theorie der Turbulenz von Weiszäcker-Heisenberg führt zur gleichen Abhängigkeit der Turbulenzkoeffizienten und gibt weitere Auskünfte über die Verteilung der Energie auf die verschiedenen Größenklassen der Turbulenzwirbel, über die mittlere Geschwindigkeit in ihnen und über die Abhängigkeit des Turbulenzkoeffizienten von der Art der Trennung zwischen Grund- und Turbulenzgeschwindigkeit. Die Anwendung dieser Theorie auf die ozeanische Turbulenz ist mit einigen Änderungen in den Voraussetzungen der Theorie durchaus möglich und gewährt eine geeignete Grundlage für einen Einblick in die dynamischen Verhältnisse der turbulenten Meeresströme.

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On turbulence and mixing processes in the sea

Summary The importance of turbulence and mixing processes was relatively early recognized in oceanography and their effect on the distribution of oceanographic factors (temperature, salinity, and others) was made the subject of detailed investigations chiefly based on ST-correlations. The coefficients turned out the greater the larger in extension the oceanic circulation was assumed to be, a fact, for which no sufficient explanation could be found. In analogy with similar considerations which had already been successfully applied to molecular diffusion, the processes of turbulence were represented by means of the equation of diffusion after Fick and important conclusions were drawn from it contributing much to understand the mechanism of turbulence and mixing. Yet, observations proved that this simple relation does not fully correspond with the actual conditions in nature, but, on the contrary, had to be expanded or modified. L. F. Richardson was the first to deal with this question as early as in 1926 and to find by derivation from the existing computations of the coefficient of turbulence that the latter is proportional to a 4/3 power of a characteristic length of the turbulent movement. Recent experiments by L. F. Richardson and H. Stommel [1948] show that the same laws may likewise be applied to turbulent oceanic currents.The new statistical theory of turbulence after Weiszäcker-Heisenberg leads likewise up to a dependence of the coefficients of turbulence on the length of the turbulent movement and supplies further information about the distribution of energy among the various sizes of turbulent eddies, their mean velocity and the dependence of the coefficient of turbulence on the nature of separation between basic velocity and velocity of turbulence. Some modifications with regard to the suppositions of the theory will render it possible to apply the theory to oceanic turbulence as well and will offer a suitable basis for an insight into the dynamic conditions of turbulent ocean currents.

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Les procédés de turbulence et de mélange dans la mer

Résumé L'importance des procédés de turbulence et de mélange a été reconnue relativement tôt par l'océanographie et l'effet de ces procédés sur la distribution des facteurs océanographiques (température, salinité et d'autres) dans toutes les couches océaniques a été l'objet de recherches détaillées qui se basaient, avant tout, sur les corrélations entre la température et la salinité. On trouvait que les coefficients de diffusion aggrandissent proportionnellement à l'étendue de la circulation prise en considération.

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Nach Vorträgen im Geophysikalischen Kolloquium der Universität Hamburg (10. Dezember 1953) und im Meereskundlichen Kolloquium der Universität Kiel (27. November 1953). résultat que l'on ne pouvait pas expliquer. Pour représenter les procédés de turbulence on se servit, en s'appuyant sur des procédés analogues de la diffusion moléculaire, de l'équation de diffusion d'après Fick dont on tira des conséquences importantes qui ont avancé la connaissance du mécanisme de la turbulence et du mélange. Cependant, les observations montraient que cette simple relation ne s'accorde pas complètement avec les procédés réels dans la nature mais qu'il est plutôt nécessaire d'étendre et de modifier cette relation. L. F. Richardson [1926] était le premier à s'occuper de cette question et á l'aide de déductions des calculs déjà établis du coefficient de turbulence, il a réussi á montrer que celui-ci est en proportion avec 4/3 de puissance d'une longueur caractéristique du mouvement turbulent. Des essais récents de L. F. Richardson et de H. Stommel [1948] ont montré que ces relations peuvent être appliquées à la théorie des courants turbulents océaniques.La nouvelle théorie statistique de la turbulence d'après Weiszäcker-Heisenberg nous fait constater que le coefficient de turbulence dépend d'une manière analogue de la longueur du mouvement turbulent; elle révèle la distribution de l'énergie aux diverses grandeurs des tourbillons de turbulence, la vitesse moyenne dans ces tourbillons et la dépendance des coefficients de turbulence de la nature de la séparation entre la vitesse fondamentale et la vitesse de turbulence. Après avoir modifié quelques suppositions de cette théorie il est tout à fait possible de l'appliquer à la turbulence océanique et de créer ainsi une base convenable pour l'entendement des conditions dynamiques des courants turbulents dans la mer.     

Mondkraterformationen auf der Erde

Zusammenfassung Es wird gezeigt, dass wir einige irdische Vulkankrater kennen, deren morphologischer Aufbau nahezu identisch ist mit den typischen Formen der Mondkrater. Auf die Wichtigkeit dieses Befundes für das Problem der Entstehung der Mondkrater wird hingewiesen. Es ist zu vermuten, dass sich auf der Erde noch weitere Beispiele dieser Art werden finden lassen.

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Summary It is shown, that some terrestrial volcanic craters are known, the morphological structure of which is practically identical with the typical shapes of lunar craters. The importance of this relation for the problem of the origin of lunar craters is pointed out. It may be expected, that some more examples of this kind might be found.

     

Comment on some relations between the shape of streamlines and frontal interface in the proximity of a cyclonic vortex

Zusammenfassung Es wird ein einfaches Modell des zykolnalen Wirbels vorgeschlagen und die Beziehung zwischen seiner Intensität, der Form der Stromlinien und der Deformation der frontalen Grenzoberfläche in seiner Nähe diskutiert. Die Arbeit verfolgt das Ziel, die Kriterien der sogenannten dynamischen Klassifikation der aus den meteorologischen Satelliten photographierten Bewölkung zu finden.     

A Universal Diffusion Battery

Summary In order to examine the explanation put forward to us privately that the marked influence of the air-flow on the value of the diffusion coefficient as determined by the dynamic method is due to unequal flow through the channels of the diffusion apparatus used hitherto, a novel diffuser — called Universal Diffusion Battery — has been constructed in which the air-flow through each channel can be equalised.The new diffusion battery is described and its advantages outlined. Its application also shows that with equal flow through each channel the dependence of the diffusion coefficient on the air-flow (i.e. that higher diffusion constants with higher flow rates are obtained) still exists. A comparison of the diffusion coefficients as measured with the diffusion batteries of the old and new types is given.The explanation based on irrefutable theoretical considerations that this dependence of the diffusion coefficient on the air-flow is caused by the heterogeneity of the condensation nuclei in the aerosol, as given byPollak & Metnieks some time ago, is apparently the correct one or it accounts at least for the greatest part of the phenomenon.

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Zussamenfassung Um die Erklärung, welche uns privat mitgeteilt wurde, zu prüfen, dass der ausgesprochene Einfluss der Luftstromgeschwindigkeit auf die Grösse des mit der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten der verschiedenen Durchströmung der Kanäle des bisher verwendeten Diffusionsapparates zuzuschreiben ist, wurde ein neuartiger Diffusionsapparat, den wir «Universelle Diffusions Batterie» nennen, konstruiert, in welchem die Luftstromgeschwindigkeit durch jeden Kanal gleichgemacht werden kann.Die neue Diffusionsbatterie und ihre Vorteile werden beschrieben. Ihre Anwendung zeigt, dass auch mit gleicher Luftstromgeschwindigkeit durch jeden Kanal die Abhängigkeit der Diffusionskoeffizienten von der Luftstromgeschwindigkeit — nämlich, dass höhere Diffusionskonstanten mit grösseren Luftstromgeschwindigkeiten erhalten werden — doch besteht. Es werden die Resultate einer Vergleichung der Werte des Diffusionskoeffizienten, wie siebei Benützung der Diffusionsapparate der alten und neuen Bauart erhalten werden, mitgeteilt.Die Erklärung, welche sich auf unwiderlegbare theoretische Überlegungen stützt, dass die Abhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von der Luftstromgeschwindigkeit durch die Heterogenität der Kondensationskerne verursacht wird — wie sie vor einiger Zeit vonPollak & Metnieks, gegeben wurde — scheint die richtige zu sein oder erfasst wenigstens den grössten Teil der Erscheinung.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract AF 61(052)-26, through the European Office, ARDC in Brussels.