Näherungsformeln für die bei der Reflexion und Brechung elastischer Wellen an Unstetigkeitsflächen auftretenden Reflexions-und Transmissionskoeffizienten

Zusammenfassung Beim Auftreffen einer Verdichtungswelle auf die Trennungsfläche zweier elastischer Medien entstehen bekanntlich vier Sekundärwellen, nämlich je eine gebrochene und reflektierte Verdichtungs- und Scherungswelle. Die Amplituden dieser Sekundärwellen und damit auch die auf sie entfallenden Energieanteile der Primärwelle hängen — ausser von den physikalischen Konstanten der Medien — vom Einfallswinkel der Primärwelle ab. Ihre Berechnung erfolgt über ein viergliedriges lineares Gleichungssystem und führt auf sehr unübersichtliche Ausdrücke für die Amplitudenverhältnisse — die Reflexions- und Transmissionskoeffizienten. Für diese Koeffizienten werden Näherungsausdrücke abgeleitet, die bei einer Genauigkeit von wenigen Prozent eine wesentlich raschere Berechnung derselben gestatten.

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Summary At the incidence of a compressional wave (P-wave) at plane interface between two elastical Media there are generated four secundary waves, i. e. a refracted and reflected compressional and shear waves. The amplitudes of this secundary waves and consequently also the partition of energy of the incident wave among them depend on the physical constants of the media and on the angle of incidence of the primary wave. They may be calculaded by means of a system of four linear equations, but the expressions for the reflection and transmission coefficients (in general terms) are very complicated. Approximation formulae for these coefficients are deduced.

     

A method for determination of epicenters of near earthquakes

Summary A method is developed, which permits a rapid and reliable determination of the location of near epicenters (within about 10^o) using the differences of arrival times of a common phase (usually Sg) to a net of three stations. The resulting equation for computation of epicentral distances is solved numerically once for all by an electronic computer for every station triangle and for all possible time differences for every wave used. The calculated epicentral distances and coordinates are arranged in tables with the two travel-time differences for each triangle as entries. Such tables permit an immediate solution of the problem in every special case. The accuracy of the method is investigated, and necessary precautions in its use are emphasized. Application is made to a few cases of Sg recorded at the Swedish stations.

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Zusammenfassung Eine Methode wird entwickelt, die eine schnelle und zuverlässige Bestimmung der Lage von nahegelegenen Epizentren (innerhalb rund 10^o) mittels der Laufzeitdifferenzen einer gegebenen Welle (gewöhnlichSg) in einem Netz von drei Stationen ermöglicht. Die erhaltene Gleichung für die Berechnung der Herdentfernungen wird mittels einer elektronischen Rechenmaschine für jedes Stations-dreieck und für alle möglichen Zeitdifferenzen für jede verwendete Welle ein für allemal numerisch gelöst. Die berechneten Herdentfernungen und-Koordinaten werden in Tabellenform dargestellt mit den beiden Laufzeitdifferenzen für jedes Dreieck als Eingangswerte. Solche Tabellen ermöglichen eine unmittelbare Lösung des Problems in jedem einzelnen Fall. Die Genauigkeit der Methode wird untersucht, und die notwendigen Vorsichtsmassregeln bei ihrer Verwendung werden hervorgehoben. Die Methode wird auf einige Registrierungen vonSg an den schwedischen Stationen angewendet.

     

Lo strato base dell'atmosfera come determinante il clima delle Alpi

Zusammenfassung Die gewöhnlichen klimatologischen Betrachtungen insbesondere diejenigen mit Hilfe von Klimakarten beziehen sich auf das Makroklima der Erde. Als Extrem steht das Mikroklima in der üblichen Definition gegenüber. Die von beiden Betrachtungen behandelten Räume sind grössenordnungsmässig so verschieden, dass es zweckmässig ist, zwischen die genannten Klimabereiche noch das Mesoklima einzuschalten. Der Gültigkeitsbereich für die vorgenennten Begriffe wird für das Klima der Hochgebirge besprochen. Die Gebirgsatmosphäre wird als Gegenstand des Makroklimas anzusehen sein. Die Atmosphären der Berghänge und der Täler sind dagegen als Gegenstand des Mesoklimas anzusehen. 1) Die Schneedecke in den Hochgebirgen ist von besonderer Empfindlichkeit gegenüber der vertikalen Verteilung der Temperatur, daher ist die durchschnittliche Lage der Peplopause von entscheidender Bedeutung für die Andauer der Schneedecke in Hochgebirgen. 2) Die Peplopause ist entscheidend für die Vertikalgliederung der unteren Schichten der freien Atmosphäre, sie ist in ähnlicher Weise entscheidend für die Verteikalgliederung im Makroklima der Hochgebirge. Dies lässt sich durch die vertikale Verteilung der relativen Feuchtigkeit besonders deutlich zeigen. 3) Der Charakter der Grundschicht im Bereich der Gebirgsatmosphäre ist beispielsweise entscheidend für die Ausbildung der Gewitter in Hochgebirgen. 4) Die tiefsten Minimatemperaturen in Mitteleuropa wurden auf der Gestettneralm bei Lunz in Niederösterreich beobachtet. Neben den besonderen lokalen Verhältnissen war die Lage der Station oberhalb der Peplopause massgebend. 5) Der Temperaturgegensatz zwischen freier Atmosphäre und Berggipfeln ist verschieden für die Grundschicht einerseits und für die Peplopause und die darüberliegenden Schichten andrerseit. 6) Der Einfluss der Massenerhebungen auf die Gebirgsatmosphäre ist nach neueren Untersuchungen nicht mehr in einer thermischen Begünstigung zu sehen. Dass im Innern des Alpenmassivs Waldgrenze und alpine Schneegrenze höher liegen als in den Randzonen muss auf besondere Verhältnisse im Makroklima des Gebirges zurückgeführt werden und hier wird wiederum die durchschnittliche Lage der Peplopause von Einfluss sein.     

Über die beste Dimensionierung des Bifilargravimeters

Zusammenfassung Es wird die Frage behandelt: Wie sind beim Bifilargravimeter die Apparatkonstanten und die Abmessungen des Instruments zu wählen, damit die Empfindlichkeitsfunktion (Abhängigkeit der Empfindlichkeit vom Ausschlag) besonders günstig wird? Die Empfindlichkeitsfunktion soll möglichst hoch über der Abszisse möglichst flach verlaufen. Die theoretischen Bedingungen für die beste Dimensionierung werden abgeleitet und die Möglichkeiten für eine praktische Verwirklichung aufgewiesen.

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Summary Question concerning the bifilar gravimeter: How have we to choose the constants of the apparatus and the dimensions of the instrument in order to promote the function of sensibility (that is to say sensibility depending upon deflection) as far as possible. The function of sensibility should have the most even flowing possible, as high as possible above the abcissa. The theoretical conditions for the best dimesions are derived and the possibility of a practical realisation is demonstrated.

     

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.

     

Rapid computation of magnetic anomalies and demagnetization effects caused by bodies of arbitrary shape

Summary With the aid of formulae derived for the field caused by a finite rectangular prism, a machine method is developed for rapid computation of magnetic anomalies due to a body of any shape. Conversely, the method could be utilised for determination of the magnetization vector from the observed anomalies. An example is given to demonstrate the applicability, accuracy and speed of the method. The method is shown to be suitable also for the evaluation of magnetic terrain effects.In addition, a new method is presented which enables high speed calculation of demagnetization effect caused by a body of arbitrary shape where the magnetization in general may be inhomogeneous. Applicability and accuracy of the method are discussed. The method is applied to study the effect of susceptibility on inhomogeneity of the induced magnetization in a cube specimen.For a body of any shape with low susceptibility, a new concept of average demagnetization factor is introduced. Average demagnetization factors so calculated for a cylindrical specimen are tabulated.

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Zusammenfassung Unter Anwendung der Formeln für das Feld eines Quaders wird eine Methode entwickelt um die durch einen Körper beliebiger Form erzeugten magnetischen Anomalien mit Hilfe eines Rechenautomaten zu berechnen. Umgekehrt kann die Methode verwendet werden, um aus den beobachteten Anomalien den Magnetisierungsvektor zu bestimmen. An einem Beispiel wird die Anwendbarkeit, die Genauigkeit und die Schnelligkeit der Methode erläutert. Die Methode kann auch für die Berechnung von magnetischen Terraineffekten verwendet werden.Zudem wird eine neue Methode dargelegt, welche eine rasche Berechnung des Entmagnetisierungseffektes eines Körpers beliebiger Gestalt und inhomogener Magnetisierung ermöglicht. Anwendbarkeit und Genauigkeit der Methode werden besprochen. Die Methode wurde verwendet, um den Einfluss der Suszeptibilität auf die Inhomogenität der induzierten Magnetisierung in einem Würfel zu untersuchen.Für Körper beliebiger Form mit kleiner Suszeptibilität wls neuer Begriff der mittlere Entmagnetisierungsfaktor eingeführt. Mittlere Entmagnetisierungsfaktoren für eine zylindrische Probe werden tabelliert.

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Part I of the dissertation Theretical study of the magnetic attraction due to rock bodies and experimental investigation of the stability of rock magnetism submitted to the Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zurich, for the degree of Doctor of Natural Sciences.     

Die Farbe des Himmels

Zusammenfassung I.-Es werden die Grundlagen für eine Berechnung der Farbe des Himmels zusammengestellt. Die Lichtstreuung an Luftmolekülen ist nach Richtungs- und Wellenlängenabhängigkeit bekannt. Für das Aerosol, das aus Wassertröpfchen (Brechungszahlm=4/3) bestehend angenommen wird, ist die Abhängigkeit der Streuung vom Streuwinkel und von der Wellenlänge durch neuere Arbeiten bekannt; die Veränderung mit dem Brechungsindex der Tröpfchen kann für den Fall, dass diese aus stark verdünnten. Salzlösungen bestehen, abgeschätzt werden. Die Streufunktion für ein nicht homogenes sondern aus einem Spektrum verschiedener Tropfengrössen bestehendes Aerosol wird unter der Annahme abgeleitet, dass die vonJunge im Mittel gefundene Tropfenverteilung vorliegt. Damit ergibt sich die Abhängigkeit der Streufunktion von Wellenlänge und Dunstgehalt. Sei findet ihre Verwendung in der Formel für die primäre Streustrahlung eines Himmelspunktes.-II.-Es werden für 7 Wellenlängen im sichtbaren Spektrum die Intensität des primären Streulichtes der im Sonnen- und im Gegenvertikal in 90, 85, 60, 30 0° Zenithdistanz, sowie beiderseits der Sonne in 10° Abstand gelegenen Himmelspunkte bei 2 Sonnenhöhen und vier verschiedenen Trübungszuständen der Atmosphäre gerechnet. Durch Auswertung im Farbdreieck werden hieraus die farbtongleiche Wellenlänge, die Farbsättigung und die Leuchtdichte bestimmt und die Veränderung dieser charakteristischen Grössen im Sonnenvertikal mit dem Trübungszustand der Atmosphäre diskutiert.-III.-Die Einflüsse der zweifachen Streuung innerhalb der Atmosphäre, der Beleuchtung der Atmosphäre durch Reflexstrahlung des Bodens und der Vielfachstreuung werden bestimmt. Hierfür finden einmal die Methode der vertikalen Strahlungsströme (die die Abhängigkeit der sekundären Streuung von Azimuth nicht zu erkennen gestattet), zum zweiten die direkte Berechnung der Sekundärstreuung aus der Atmosphäre und vom Erdboden Verwendung. Letzteres, Verfahren ist wegen der notwendigen mehrfachen numerischen Integrationen sehr langwierig. Es gestattet jedoch allein klare Abschätzungen für den sonnennahen Himmelsteil. An drei berechneten Punkten wird gezeigt, dass die Wirkung der sekundären Streuung in Sonnennähe etwa 30%, an sonnenfernen Himmelspunkten etwa 50% des Himmelslichtes ausmacht, und dass sie für die korrekte Erfassung des Farbtones und der Farbstättigung wesentlich ist.

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Summary I) The basic principles of computing the colour of the sky are outlined. Scattering of light by air molecules and its dependence of direction and wavelength is well known. From recent papers the dependence of scattering by aerosol, supposed to consist of waterdroplets (refractive numberm=4/3), of the angle of dispersion and of the wavelenght is known. The variation with the refractive index of the droplets assumed to consist of highly diluted solutions of salt can be estimated. The scattering function of a non-homogeneous aerosol consisting of a spectrum of different radii of droplets has been deduced on the assumption that the droplets show an average distribution of size as found byJunge. So we obtain the scattering function depending on wavelenght and amount of dust. It is used when computing the primary radiation scattered from a point of the sky.-II) For 7 wavelenghts in the visible spectrum the intensities of primary light scattered from points of the sky situated on the vertical through the sun and its opposite at zenith distances of 90, 85, 60, 30, and 0°, further from points at 10° distance above and below the sun have been computed. All these calculations have been made for two different altitudes of the sun and for four different degrees of turbidity. Applying the «Farbdreieck» (= colorimetric diagram) the wavelength of equivalent colour, the colour saturation, and the brightness are obtained, further the variation of these characteristic figures of the sun's vertical with turbidity of the atmosphere are discussed.-III) The influences of secondary scattering within the atmosphere, of illumination of the atmosphere by radiation reflected from the ground, and of multiple scattering are determined. For this purpose the method of vertical radiation flux (from which the azimuth dependence of secondary scattering cannot be found), and further the direct computation of secondary scattering from the atmosphere and ground are used. Because of the multiple numerical integration this latter procedure is rather tedious. However, it only allows for accurate estimations for the region of the sky close to the sun. The effect of secondary scattering is shown for three points of the sky. In the vicinity of the sun it is about 30%, and at greater distances it rises to about 50% of the sky light. Thus this effect is of great importance for accurately considering the shade of colour and its saturation.

     

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 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.

     

Untersuchung über die Aufspaltung derF-Schicht

Zusammenfassung Es wird versucht, die beobachtete Aufspaltung derF-Schicht, die zur Ausbildung derF1- undF2-Schicht führt, dadurch zu erklären, daß zwei — in ihrer Wellenlänge verschiedene — Strahlungsanteile als Ionisationsquellen angenommen werden. Die aus dieser Annahme folgenden mathematischen Beziehungen werden abgeleitet, für die Lösung der komplizierten Gleichungen wird eine graphische Methode verwendet. Vergleiche mit dem aus Beobachtungen folgenden Verhalten der F1- und F2-Schicht führen jedoch zum Ergebnis, daß die Aufspaltungserscheinungen derF-Schicht auf diese Art nicht in befriedingender Weise erklärt werden können.

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Summary The bifurcation of theF-layer is tried to be explained by the assumption of two radiation-components of distinct wavelength. Mathematical formulas derived for this statement are resolved by a graphical method. In comparison with observed behaviour of theF1- andF2-layer results the fact, that the bifurcation can not be explained in a satisfactory way by such a statement.

     

Thunderstorm days,thunderstorm duration and the number of lightning flashes in Czechoslovakia and in Finland

Zusammenfassung In dem Artikel werden die Gleichungen zwischen der Anzahl von Gewittertagen, der Gewitterdauer und der Anzahl von Blitzentladungen abgeleitet, die durch den CIGRE-Blitzzähler in 13 Stationen in der SSR und 6 Stationen in Finnland während einer 4-jährigen ununterbrochenen Beobachtungspheriode registriert wurden. Es wurde festgestellt, dass die die Beziehungen zwischen der Anzahl von Gewittertagen und der Anzahl von Blitzentladungen und zwischen der Gewitterdauer und der Anzahl von Blitzentladungen nichtlinear sind. Die Nichtlinearität zwischen den Jahressummen ist höher als die Nichtlinearität zwischen den Monatssummen einzelner Parameter.     

Partial derivatives of dispersion curves of love waves in a single-layered medium

Zusammenfassung Es werden die ersten und zweiten partiellen Ableitungen der Dispersionskurven von Love-Wellen im Einschichtenmilieu studiert. Die Berechnung der partiellen Ableitungen führt man nicht anhand numerischen Ableitens durch, sondern mit einer schnelleren und genaueren, auf dem Satz der impliziten Funktionen gegründeten Methode. Die sich aus dem Studium partieller Ableitungen für die Interpretation der beobachteten Dispersionskurven ergebenden Folgerungen werden diskutiert.     

Zur Kenntnis des jährlichen Ablaufs der Witterung im Mittelmeergebiet

Zusammenfassung Für die Stationen Triest und Punta d'Ostro (bei Cataro) werden mittlere tägliche Häufigkeitswerte für Niederschlag und Bewölkung abgeleitet und auf ihre Singularitäten untersucht, wobei entsprechende Daten für Mailand, Florenz, und Rom veigleichend herangezogen werden. Die Frage nach der Realität dieser Singularitäten wird auf statistischem Wege nachgeprüft. An Hand dieser Witterungsregelfälle werden die wichtigsten Abschnitte im jährlichen Witterungsablauf des mittleren Mittelmeergebietes geschildert, wobei sich die zyklonalen Abschnitte besonders herausheben. Gleichzeitig werden Beziehungen zum Witterungsablauf Mitteleuropas nachgewiesen; die Häufungstermine der Gewitter in Mailand und München sind fast identisch. Die sommerliche Trokkenperiode umfasst in Mittelitalien und im Gebiet der mittleren Adria die Zeit vom 23. Juni bis 9. September. Die wichtigsten antiken Witterungsregelfälle (Februar-März) stimmen mit den heute vorliegenden Daten auffällig gut überein; für Eintritt und Ende der Etesien ist kein überzeugender Beweis möglich.Zum Abschluss wird noch der jährliche Gang der Niederschlagshäufigkeit in Oberitalien (Frühjahrs- bezw. Herbstregen), Süditalien und Albanien (Wintermaximum) auf den entsprechenden Jahresgang typischer Grosswetterlagen zurückgeführt. Grosswetterlagen mit meridionaler Zirkulation treten vorwiegend im Frühjahr und Herbst, solche mit zonaler Zirkulation vorwiegend im Winter und Sommer auf.

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Riassunto Per Trieste e Punta d'Ostro (presso Cattaro) si espongono i valori giornalieri medi della frequenza delle precipitazioni e della nebulosità, confrontandoli quindi con quelli corrispondenti di Milano, Firenze e Roma. La questione della realtà di tali singolarità è trattata sotto l'aspetto statistico. In base ai risultati così ottenuti si ha modo di porre in luce le componenti principali dell'andamento annuale del tempo nelle regioni del bacino mediterraneo, fra le quali risaltano particolarmente le componenti cicloniche. Contemporaneamente si discutono i rapporti con lo sviluppo del tempo nell'Europa centrale, dal che si rileva fra l'altro che le date di massima attività temporalesca sono quasi identiche per Milano e per Monaco. Il periodo di siccità estiva per l'Italia centrale ed il bacino adriatico medio si aggira fra il 25 Giugno ed il 9 Settembre. Le principali regole e detti popolari antichi (Febbraio-Marzo) ben si accordano coi dati recenti.

     

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.

     

A multi-compartment mixing-type cloud chamber for simultaneous determination of ice-nucleus concentration at various temperatures

Summary A cloud chamber for investigating the ice-forming properties of natural and artificial aerosols consisting of three adjacent compartments is described. Each compartment is a mixing-type cloud chamber, each held at a different preselected temperature. The sample to be examined is introduced simultaneously into all compartments and the crystals which form in the compartments, are recorded in a sugar solution. The temperature distribution in the compartments and the composition of the sugar solution are detailed. The connection between the temperature of the sugar solution for melting and growing of ice crystals and for self-crystalisation of the sugar solution and the concentration of the sugar solution is discussed. The measuring procedure is outlined and examples of counts of freezing nuclei in Dublin air are given.

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Zusammenfassung Es wird eine Wolkenkammer zur Untersuchung der eisbildenden Eigenschaften natürlicher und künstlicher Aerosole beschrieben, welche aus drei angrenzenden Abteilen besteht. Jeder Abteil ist eine Mischwolkenkammer, welche auf einer vorher gewählten Temperatur gehalten wird. Die zu untersuchende Aerosolprobe wird gleichzeitig in alle Abteile, von denen jeder eineandere Temperatur hat, eingebracht und die sich bildenden Kristalle werden in einer Zuckerlösung registriert. Die Temperaturverteilung in den Abteilen und die Zusammensetzung der Zuckerlösung werden detailliert. Die Beziehung zwischen der Temperatur der Zuckerlösung für das Schmelzen und Wachsen der Eiskristalle und für die spontane Kristallisation der Zuckerlösung und der Konzentration der Zuckerlösung wird erörtert. Der Messvorgang wird skizziert und einige Resultate von Gefrierkernzählungen in Dublin werden mitgeteilt.

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The research reported in this article has been supported and sponsored by the U.S. Department of Army, through its European Research Office under Contracts DA-91-591-EUC-1282 & 1657.     

Untersuchungen über die Schneedeckenver-Hältnisse im Hochgebirge nach Beobachtungen auf der Grossglockner-Hochalpenstrasse (Vorläufige mitteilung)

Zusammenfassung Es wird über eine vorläufige Bearbeitung zehnjähriger Beobachtungen der Schneehöhen auf der Grossglockner-Hochalpenstrasse berichtet, die durch die Häufung von Beobachtungsstellen vor allem einen Einblick in die Veränderlichkeit der Mächtigkeit der Schneedecke auf kleinem Raum im Hochgebirge gewähren. Die Messtellen lagen in Entfernungen von 100m und weniger. Aus je sechs Messungen in 120m breiten Profilen quer zur Strasse berechnete Mittelwerte erlauben, repräsentative durchschnittliche Jahresgänge der Mächtigkeit der Schneedecke für verschiedene Höhen und orographische Lagen abzuleiten. Es lassen sich zwei Typen der Jahresgänge unterscheiden, die durch den Grad der Exposition des Messgebietes bestimmt werden. Die grossen Unterschiede der mittleren Schneehöhen an jeder der sechs Messtellen der einzelnen Profile, die mehrere Meter übersteigen können, und die ähnlich grossen Unterschiede in der Verteilung der Schneehöhen auf die einzelnen Messtellen der Profile in den verschiedenen Jahren lassen erkennen, wie wenig repräsentativ für ein weiteres Gebiet im allgemeinen eine einzelne Schneehöhenmesstelle im unebenen Gelände des Hochgebirges ist. Zur Gewinnung repräsentativer Werte der Schneehöhen ist im Hochgebirge die Bildung von Gebietsmittel aus mehreren über einen kleinen Raum verteilten Messtellen zweckmässig. Ein Rückschluss auf die Niederschlagsmengen aus den Schneehöhen einer Messtelle ist im allgemeinen im Hochgebirge nicht gerechtfertigt. Die grosse Veränderlichkeit der Schneehöhe im Hochgebirge wird auch aus durchschnittlichen Schneeprofilen entlang der Hochalpenstrasse und aus den Unterschieden der durchschnittlichen Schneehöhen zwischen Strassenmitte und Strassenrand ersichtlich. Die Ergebnisse der gehäuften Schneehöhenmessungen auf der Grossglocknerstrasse erscheinen für die Beurteilung der Nährgebiete der Gletscher und für die Abschätzung des Wasserwertes der winterlichen Schneedecke des Hochgebirges für die Zwecke der Wasserwirtschaft von grosser Bedeutung.

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Summary The articledeals with a preliminary evaluation of observations of snow depth at the Grossglockner highway during a period of ten years. The numerous observations show clearly the variation of the depth of a snow cover in between a small area in high mountains. The stations were located 100 meters and less apart from each other. 800 observation stations have been established extending 46 km along the highway. Observations were made once a week. Mean values obtained from 6 measurements in a 120 m broad profile rectangular to the road give a representative annual average of snow depth for different elevation and different orographic areas. Two types of annual variations can be distinguished according to the exposure of the considered area. The great variation of the mean snow depth at each of the six stations of one profile—there are variations of several meters-and variations of the same order of magnitude for stations of the same profile for different years show that the observations of a single station in high mountains are by no means representative. Therefore the evaluation of mean values over a certain small area must be recommended in order to obtain accurate results. In general a derivation of the amount of precipitation from the snow depth for a single station cannot be justified. The variation of snow depth can also be recognized from the average snow profile along the highway and from the difference of this quantity between the center and the border of the road. The results of frequent measurements of snow depth at the Grossglockner highway can be also used with success for considerations on the economy of glaciers and for an estimation of the water contents of a snow cover in winter which may be of particular interest for hydrology.

     

On the derivation of frequency distributions of vector wind shear values for small shear intervals

Summary The relationship between the shear interval and the mean vector shear in the free atmosphere is developed. It can be shown by observed data that the mean vector shear decreases with the shear interval following a power law. A linear relationship exists between mean vector shear and standard deviation for the corresponding shear intervals. The power law is also applicable to mean extreme vector shears. It is thus possible to analytically derive distributions of vector shear values for small shear intervals in the free atmosphere, where practically no regular measurements of such small increment recordings exist.

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Zusammenfassung Dieser Artikel diskutiert die Möglichkeit, aus Häufigkeitsverteilungen von Vektorwindscherwerten in der freien Atmosphäre für grosse Scherintervalle wie z.B. 1 km Stufen die Verteilungen für kleine Scherintervalle analytisch zu bestimmen. Es kann gezeigt werden, dass der Mittelwert der Vektorwindscherwerte mit der Grösse des Scherintervals durch ein Potenzgesetz zusammenhängen. Mittelwert und Streuung für das korrespondierende Scherinterval besitzen eine lineare Abhängigkeit. Das Potenzgesetz kann ebensowohl auf mittlere Extremewerte angewandt werden. Der Unterschied ist lediglich, dass der Exponent für mittlere Schervektoren um 1/2 liegt, während mittlere Extremwerte mit dem Scherinterval durch den Exponenten 1/3 verbunden zu sein scheinen. Somit können Verteilungen von Vektorwindscherwerten für kleine Scherintervalle analytisch abgeleitet werden, obwohl keine Messungen aus der freien Atmosphäre auf regelmässiger Basis für kleine Scherintervalle vorliegen.

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Excerpts of this article have been presented at the Second Conference on Climatology, American Meteorological Society, Asheville, North Carolina, October 1962.     

On some of the properties of the discrete model of turbulent diffusion

Zusammenfassung Den Prozess der Übertragung passiver Substanz im Felde der turbulenten Strömung untersuchen wir an einem Modell der zufälligen Bewegung. Es besteht eine enge Beziehung zwischen der geometrischen Struktur des gewählten stochastischen Modells und den Invarianten isomorpher Abbildungen, von denen die eine als ein Bewegungsgesetz der Evolution des Systems gilt und die zweite die sog. K-adische Abbildung darstellt. Diese Invarianten werden durch die Ergodizität des Systems, sein Durchmischen (die Durchmischungs-Eigenschaft) und durch die Entropie charakterisiert. Die Existenz des Durchmischungs bei der Bewegung des Systems bildet eine unerlässliche Bedingung für die Erklärung des Begriffes der Irreversibilität und des Relaxations-prozesses.

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Dedicated to 90th Birthday of Professor Frantiek Fiala     

Free non-radial vibrations of the earth

Summary Earthquake shear waves with period around 12.2 min have been lately reported byM. Båth (1958), who suggests that these might be due to torsional vibrations of the whole mantle on some axis through the centre of the earth. An attempt has been made here to put forward a theory which accounts for such vibrations. The general elastokinetic equation for a heterogeneous isotropic medium is solved for a free spherical shell overlying a liquid core, and the solution is investigated for the first two modes. The frequency equation is solved for a shell and the limiting cases of a full sphere and an infinitely thin shell. Application is then made for various approximate mantle models, and periods are found which are in fair agreement with the observed. It is then shown that if the rigidity of the core is taken into consideration a closer agreement with the observed might be attained.

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Zusammenfassung Seismische Transversalwellen mit einer Periode von rund 12.2 min sind neulich vonM. Båth (1958) beobachtet worden, der vermutet, dass sie Torsionsschwingungen des ganzen Erdmantels um eine Achse durch das Erdzentrum sind. Ein Versuch wird hier gemacht eine Theorie für solche Schwingungen zu entwickeln. Die allgemeine elastokinetische Gleichung für ein heterogenes, isotropisches Medium wird für eine freie, sphärische Schale über einem flüssigen Kern gelöst, und die Lösung wird für die zwei ersten Schwingungsformen untersucht. Die Frequenzgleichung wird für eine Schale und für die Grenzfälle einer ganzen Sphäre und einer unendlich dünnen Schale gelöst. Die Lösungen werden dann auf verschiedene, approximative Mantel-Modellen angewendet, und Perioden werden gefunden, die ziemlich gute Übereinstimmung mit der beobachteten Periode zeigen. Es wird danach gezeigt, dass, falls die Righeit des Erdkerns in Betracht gezogen wird, eine noch bessere Übereinstimmung mit der beobachteten Periode erreicht wird.

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This research was supported by Eng.Herbert E. Linden of Beverly Hills, California.     

Seismic surface-wave dispersion: A world-wide survey

Summary By means of the long-period records at Uppsala and Kiruna of thirteen specially selected earthquakes, the Love and Rayleigh wave dispersion is determined for all oceans and all continents except for South America. The observations have given information on crustal structure along several paths, not investigated earlier; in other cases, they have confirmed earlier results. The methods are discussed. The results for oceanic areas are summarized in the following table: The observations demonstrate the oceanic structure of the central Arctic area as well as the complete similarity of the Atlantic and Pacific bottom structure. Continental dispersion curves are determined for very long paths over Euro-Asia and for the hitherto longest path over North America as well as for a path crossing Africa. These observations indicate an average crust about 10–15 km thicker along the Euro-Asiatic path than along the North American path, whereas there is perfect agreement between the North American and the African continent. A shear-wave velocity of 4.3–4.4 km/sec is obtained for the upper part of the mantle under the continents. Further conclusions must await the computation of a greater number of theoretical dispersion curves.

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Zusammenfassung Mittels der langperiodischen Registrierungen in Uppsala und Kiruna von dreizehn speziell ausgewählten Erdbeben ist die Dispersion der Love-und Rayleigh-Wellen für alle Ozeane und alle Kontinente mit Ausnahme von Süd-Amerika bestimmt worden. Die Beobachtungen haben in mehreren Fällen Auskunft über die Krusten-Struktur längs Wellenwege gegeben, die nie früher untersucht worden sind; in anderen Fällen haben sie frühere Resultate bestätigt. Die Methoden werden diskutiert. Die Resultate für ozeanische Gebiete sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst: Die Beobachtungen beweisen sowohl die ozeanische Struktur des zentralen Teiles des arktischen Gebietes als auch die vollständige Gleichheit der atlantischen und pazifischen Krusten-Struktur. Kontinentale Dispersionskurven sind für sehr lange Wellenwege über Euro-Asien und für den bisher längsten Wellenweg über Nord-Amerika bestimmt worden. Diese Beobachtungen zeigen, dass die mittlere Krusten-Dicke 10–15 km grösser längs des euro-asiatischen Weges ist als längs des nordamerikanischen Weges; dagegen zeigen die Beobachtungen für Nord-Amerika und Afrika sehr gute Übereinstimmung. Eine Transversalwellen-Geschwindigkeit von 4.3–4.4 km/sek wird für den oberen Teil des Erdmantels unter den Kontinenten gefunden. Weitere Schlussfolgerungen müssen die Berechnung einer grösseren Anzahl theoretischer Dispersionskurven erwarten.