XXVI. Ueber ein neues Aneroid-Barometer, bestimmt zu barometrischen Höhenmessungen; von J. Goldschmid, Mechaniker in Zürich. Aus der Zeitschrift der österreichischen meteorologischen Gesellschaft, Nr. 8. Mit Abbildungen auf Tab. III. Goldschmid's neues Aneroidbarometer, bestimmt zu barometrischen Höhenmessungen. Von verschiedenen Seiten dazu aufgefordert, erlaube ich mir, hier eine kurze Beschreibung meines neu construirten Aneroidbarometers mit Schraubenmikrometer für barometrische Höhenmessungen, sowie eine kurze Anleitung zur Höhenmessung durch dasselbe mitzutheilen. Wie bekannt, hat die Unbequemlichkeit, ein Quecksilberbarometer zu barometrischen Höhenbestimmungen auf Reisen mitzuführen, zu einer großen Zahl von Vorschlägen, theils auch zu Ausführungen von Instrumenten geführt, welche das Barometer ersetzen sollten, die sich aber entweder nicht praktisch erwiesen, oder keine Verbreitung fanden. Nur das Aneroidbarometer theilt dieses Schicksal nicht. Dasselbe wurde im Princip, den Luftdruck vermittelst einer luftleeren Büchse zu messen, bei seinem Erscheinen als praktisch anerkannt und von den Männern der Wissenschaft mit Freuden begrüßt. So gut dieses Barometer, wie es im Allgemeinen gegenwärtig fabricirt wird, seinen Dienst versieht als Wetteranzeiger, Zimmerzierde oder leicht portatives Instrument auf Reisen, so eignet sich dasselbe doch nicht zu wissenschaftlichen Höhenbestimmungen. Naturforscher sprechen sich darüber in folgender Weise aus: „Das Aneroidbarometer läßt uns auf hohen Bergen im Stich; es versagt seinen Dienst und hält die Strapazen der Reisen nicht aus. Besonders bei anhaltendem Reiten geräth der Mechanismus in Unordnung.“ – Da ich durch vielfache Versuche gefunden habe, daß die luftleere Büchse, welche der Bewegung des Aneroidbarometers zu Grunde liegt, die kleinsten Luftdruckveränderungen empfindet, so wurde mir bald klar, daß die Unzulänglichkeit des Instrumentes für Höhenbestimmungen nur in dem Mechanismus liege, welcher die Bewegung der luftleeren Büchse zu übertragen hat. Am Schlusse werde ich einige Berechnungen über die Empfindlichkeit desselben anführen. Ich habe nun diesen Uebertragungsmechanismus geändert und dadurch die Vortheile einer viel größeren Solidität, Genauigkeit und Ermöglichung, das Instrument für die größten vorkommenden Höhenunterschiede mit Sicherheit anwenden zu können, erlangt. Auf der letzten Welt-Ausstellung zu Paris hoffte ich in dieser Beziehung etwas Neues zu finden, was aber leider nicht der Fall war. Die Fabrikanten trachten nur darnach, die bekannte alte Construction in verschiedenen Größen und mit viel Eleganz als Handelsartikel in die Welt zu senden. Der englische Alpenclub fühlte das Bedürfniß ebenfalls, ein genaues und zuverlässiges Aneroidbarometer zu besitzen, munterte deßhalb vor einigen Jahren unter Aussetzung eines Preises die Mechaniker auf, den schon angeführten Unvollkommenheiten abzuhelfen, besonders noch hervorhebend, daß der Gang der bis jetzt existirenden Instrumente beim Auf- und Niedersteigen an einem Berge nicht der gleiche sey, deßhalb zu genauen barometrischen Höhenmessungen nicht genüge und daß die besten bisher bekannten Instrumente nicht gestatteten Höhen über 9000 Fuß zu messen, abgesehen davon, daß deren Construction so empfindlich sey, daß sie häufigen Störungen, namentlich bei Ueberwindung großer senkrechter Differenzen, unterworfen seyen. So viel mir bekannt, ist bis anhin noch kein Instrument zu Tage gefördert, das den genannten Anforderungen entsprochen hat. Ich hoffe daher, daß durch diese Veröffentlichung mein Aneroidbarometer auch in England Anerkennung und Aufnahme finden werde. Bevor ich jedoch zur Erklärung meines Instrumentes übergehe, ist es nothwendig, hier diejenige des gewöhnlichen Aneroidbarometers vorausgehen zu lassen, woraus zugleich ersichtlich werden wird, warum dieses Barometer bei großen Höhendifferenzen den Dienst versagt oder bei heftigen Erschütterungen leicht in Unordnung geräth. Die Ursachen, warum dieses Instrument sich nicht zur Bestimmung von großen Höhendifferenzen eignet, sind folgende: Um das Instrument portativ zu machen, wird demselben ein möglichst kleiner Umfang gegeben. Die Scala wird dadurch zu sehr zusammengedrängt, um den nöthigen Grad der Höhenunterschiede angeben zu können oder für die höheren Luftregionen brauchbar zu seyn. Hat der Zeiger einen ganzen Kreis beschrieben, so wird er je nach der Einrichtung des Mechanismus entweder stille stehen, oder ganz unsichere und unbestimmte Bewegungen machen. – Ein weiterer Grund liegt in der Uebertragung der Bewegung der Büchse auf den Zeiger vermittelst der feinen Kette. Bei starken Stößen windet sich dieselbe ungleich fest auf die Welle, was eine Verstellung des Zeigers zur Folge hat, welche um so auffallender wird, je größer die Uebersetzung ist. Es kann auch sehr leicht ein Gelenktheil der Kette brechen, oder dieselbe rostend werden, wodurch sie unbiegsam und für ihren Zweck unbrauchbar wird. Wie schon oben bemerkt, habe ich durch eine Reihe von Versuchen gefunden, daß die luftleere Büchse jede noch so kleine Veränderung des Luftdruckes empfindet und angibt. Es handelt sich daher bloß um eine zweckentsprechendere Uebertragung derselben, als dieß bei dem eben beschriebenen Aneroidbarometer der Fall ist, um dieses Instrument eben so vorzüglich als bequem zum Gebrauche zu machen. Dieses erreichte ich dadurch, daß ich den complicirten Mechanismus beseitigte, und dafür eine einfache Mikrometerschraube in Verbindung mit zwei Hebeln anwandte, um die Bewegung der Büchse zu übertragen. Aneroidbarometer mit Schraubenmikrometer. (Fig. 3.) a, a cylindrisches Gehäuse, über welchem sich der in 100 Theile getheilte Kreis b horizontal drehen läßt. Eine Mikrometerschraube ist im Inneren mit demselben verbunden und unten wirkt er auf zwei Hebelarme, deren Enden e, e' in der Schlitzöffnung d, d' von außen sichtbar sind. Jeder derselben hat einen feinen, horizontalen Strich, die als Indices für die auf Elfenbein getheilte Scala f' dienen. Zur scharfen Einstellung ist eine Loupe g angebracht, welche zur Theilung schief gestellt ist, damit die Linien der Indices und der Theilung in einander verfließen und keine Intervalle bemerkbar werden. Der bei b gravirte Pfeil gibt die Richtung an, in welcher man im gegebenen Falle den Theilkreis zu drehen hat. Einstellung des Aneroidbarometers. Die Manipulation, das Aneroidbarometer einzustellen, ist sehr einfach. Mit der linken Hand wird dasselbe in der Höhe des Auges horizontal gehalten, und mit der rechten der Theilkreis angefaßt. Die Stellung des Instrumentes soll zum einfallenden Lichte so gewählt seyn, daß die zwei Indexstriche e und e', durch die Loupe g gesehen, dem Auge scharf und deutlich erscheinen. Die Loupe ist mit ihrem Träger h so verbunden, daß sie heraus, oder hineingeschraubt werden kann, um dieselbe in den richtigen Focus für das Auge des Beobachters zu bringen; auch dreht sich der Träger h bei i, damit man mit der Loupe den Indices längs der Schlitzöffnung folgen kann. In Figur 4, 5 und 6 sind die Theilungen vergrößert dargestellt und ist ersichtlich, wie die Indices in den verschiedenen Stellungen zu einander stehen können. – In Figur 4 ist Index e' über e. In diesem Fall wird der Theilkreis von rechts nach links gedreht. Nach Figur 5 soll in umgekehrter Richtung, also in der Richtung des Pfeiles gedreht werden. Es ist wichtig, daß auf diese Angaben geachtet wird, da in diesem Falle eine Drehung von rechts nach links dem Instrument von Nachtheil seyn könnte. Sollte man sich beim Einstellen nicht gleich Rechenschaft geben können, welchen Weg zu drehen sey, so fehlt man nie, wenn in der Richtung des Pfeiles gedreht wird. – Bei der Einstellung ist, wie schon früher bemerkt, wichtig, daß die beiden Indexstriche Figur 4 e und e' genau in eine Linie fallen. – Eines kleinen Handgriffes muß ich hier noch erwähnen, der bei einer genauen Einstellung nicht vernachlässigt werden darf: Die Einstellung soll immer von oben nach unten geschehen, d.h. man soll zuerst die Hebel zu einander in die Stellung von Figur 4 bringen, wo e' über e steht, schraubt alsdann von rechts nach links, bis die Striche gerade in einer Linie sind und gibt dann dem Instrument eine leicht erschütternde Bewegung, indem man mit den Fingern der rechten Hand etwas leise darauf schlägt, gleich dem üblichen Anklopfen beim Beobachten des Quecksilberbarometers als Nachhülfe zur Ueberwindung der Adhäsion des Quecksilbers an der Glasröhre, hier zu dem Zwecke, die Hebel in ihre Lage zu führen. Man wird öfters nach dieser Manipulation noch eine kleine Verstellung des Theilkreises nothwendig finden. Für einen größeren Transport, z.B. per Post etc. oder wenn ein hoher Berg bestiegen wird, soll das Instrument abgestellt werden und zwar auf folgende Art: Nach Figur 7 wird das Instrument umgekehrt und so lange die Mikrometerschraube zurückgeschraubt, bis die Indices in der Schlitzöffnung bei d sind, wo dann der Schieber k vorgeschoben wird. Ablesung der Einstellung. Bei dieser Anordnung kann der Barometerstand nicht direct am Instrument abgelesen werden, sondern die Scale am Aneroidbarometer erhält eine willkürliche Eintheilung, welche nach einer beigegebenen Tabelle erst in Millimet. der Barometerscale verwandelt werden muß. (Zwar nur dann, wenn man vergleichende Versuche mit dem Quecksilberbarometer machen will.) Diese Verwandlung ist aber durchaus nicht schwierig oder zeitraubend, was wir später sehen werden. Zur Erklärung der Ablesung diene Figur 6. Auf dem Elfenbeinplättchen f, f' ist eine Scale angebracht, wo je 1 Theil = 100 Theilen des Theilkreises b entspricht oder gleich einem Schraubenumgang der Mikrometerschraube. Ich habe die Bezeichnung der Eintheilung so gewählt, daß 0 unten und die höheren Zahlen oben stehen, ebenso gut hätte ich umgekehrt verfahren können. Rach der Zeichnung stehen die Indexstriche e, e' zwischen 1000 und 1100. Die Einheiten werden an dem Theilkreis b beim Indexstrich c abgelesen, also hier 44; die gefundene Zahl ist also 1044 Theile. Bestimmung des Werthes der Theilung im Vergleich zum Quecksilberbarometer. Hierzu muß eine Tabelle auf empirischem Wege angefertigt werden, was auf zwei Arten geschehen kann. Erstlich, indem man das Aneroidbarometer mit dem Quecksilberbarometer während der Besteigung eines Berges vergleicht. Diese Art der Vergleichung ist aber umständlich und zeitraubend, und nicht jederzeit ausführbar. Ich wählte daher ein anderes Verfahren und brachte das Aneroidbarometer unter den Recipienten einer Luftpumpe, von welcher aus eine Röhre zum offenen Schenkel eines Heberbarometers führte. Bei Verdünnung der Luft durch die Pumpe beginnt das Spiel beider Barometer. Das Sinken des Quecksilberbarometers und das Steigen des Hebels des Aneroidbarometers werden gleichzeitig von je einem Beobachter notirt. Auf diese Art kann die Bestimmung einer Vergleichstabelle bis auf die höchste erreichbare Höhe ausgeführt werden. Wie genau eine solche Bestimmung der Wirklichkeit entspricht (wenn dieselbe mit gehöriger Sorgfalt ausgeführt ist), werde ich später durch Beispiele darthun. Zur richtigen Bestimmung einer solchen Tabelle bedarf es einiger Erfahrung, indem es sehr darauf ankommt in welcher Art und Weise dieselbe ausgeführt wird. Zudem soll sie mit großer Gewissenhaftigkeit bestimmt werden, indem dieß volle Zutrauenssache von Seite des Bestellers zum Fabrikanten ist, da der erstere sich von der Richtigkeit des Instrumentes nicht sogleich, sondern erst beim Gebrauche desselben überzeugen kann. Es ist selbstverständlich, daß für jedes einzelne Instrument eine solche Tabelle immer mit gleicher Sorgfalt angefertigt werden muß, da es in der Ausführung unmöglich ist, zu erzielen daß alle luftleeren Büchsen genau den gleichen Weg machen. Einfluß der Temperatur auf das Aneroidbarometer. Es ist noch der Einfluß der Temperatur auf das Aneroidbarometer zu ermitteln, was ebenfalls bei jedem einzelnen Instrumente besonders geschehen muß. Bei dieser Bestimmung ist einige Vorsicht zu beobachten. Es soll hauptsächlich in allen seinen Theilen gleiche Temperatur haben. Es ist deßhalb zu vermeiden, das Instrument z.B. auf eine wärmere oder kältere Unterlage zu stellen, als die Temperatur des Instrumentes beträgt etc. Allfällige Temperaturcorrection ist bei einer Reduction auf 0 in Rechnung zu bringen. Zum Schutze des Instrumentes bringe ich dasselbe in ein Etui mit besonderer Einrichtung, welche von der Art ist, daß, wenn der Deckel weggenommen wird, zugleich auch der Theil der Seitenwand des Etuis weggehoben wird, wo die Loupe und Theilscale frei ist, so daß das Instrument, ohne aus demselben genommen zu werden, ungehindert beobachtet werden kann. Zum Schlusse erlaube ich mir noch einige Angaben zu machen über mein Aneroidbarometer, besonders in Betracht seiner Genauigkeit, Solidität und Haltbarkeit für die Dauer u.s.w., welches ich für nothwendig erachte, da noch hier und da Mißtrauen, besonders bezüglich des letzt angeführten Punktes gegen das Aneroidbarometer obwalten möchte. Aus diesem Grunde war ich bis anhin mit der Veröffentlichung zurückhaltend und trachtete zuerst Daten mehrjähriger Erfahrung zu sammeln, und Versuchsresultate von unparteiischen Fachmännern erhalten und anführen zu können. Ein wichtiger Factor ist, wie ich schon früher erwähnte, die Solidität eines solchen Instrumentes, und ich erlaube mir, hierüber in Kürze einige Beispiele anzuführen. Im Jahre 1857 gab ich ein Aneroidbarometer, ähnlich dem jetzt construirten, an die eidgenössische Industrie-Ausstellung nach Bern, wo ich mit einer silbernen Medaille bedacht wurde. Bald zeigte sich Gelegenheit, dasselbe an Hrn. Dr. Häusser nach Amerika zu senden. Es war seit dieser Zeit dessen Begleiter auf seinen Reisen, die er größtentheils zu Pferde machen mußte. Als praktisch bewährt, beauftragte er mich, noch zwei Exemplare zu senden, die ebenfalls ihrem Zwecke entsprachen. Der gleichen Sendung waren zwei Aneroidbarometer der erst beschriebenen gewöhnlichen Construction beigepackt, die durch die Strapazen der Reise unbrauchbar wurden. Sehr erwünscht war es mir, durch Gelegenheit meine Aneroide nach acht- und eilfjährigem Gebrauch von ihm zur Prüfung zurück zu erhalten, denn Beobachtung ist der Prüfstein aller Theorie. Voraussichtlich war, daß in dieser Zeit der Stand des Aneroidbarometers im Vergleich mit dem Quecksilberbarometer nicht mehr ganz der gleiche sey, analog dem Thermometer, dessen 0 Punkt nach Jahren höher steht als bei der ersten Bestimmung. Die luftleere Büchse muß dem constanten Luftdruck etwas nachgeben. Die Prüfung ergab bei denselben eine Aenderung in genanntem Sinne von 3 bis 6 Millimet. höherem Barometerstand. Da die neu bestimmten Vergleichstabellen aber im Verhältniß ganz die gleichen, wie die früher dem Instrument beigegebenen waren, so hat diese Aenderung in der Anordnung nicht den geringsten Nachtheil, da diese Differenzen als constante Größen bei vergleichenden Beobachtungen in Abzug gebracht werden können. Auch hier zeigte sich die Befürchtung ungegründet, daß mit der Zeit durch die dünnen Metallplatten Luft eindringe, da die constante Größe im umgekehrten Falle sich zeigen würde und ganz besonders noch der Temperatur-Einfluß ein ganz bedeutend größerer wäre. Im gleichen Jahre 1857, als mich der jetzt verstorbene Professor Staatsrath Kämtz in Petersburg, dazumal in Dorpat, auf seiner Durchreise nach der schweizerischen Alpenwelt, die er fast alljährlich durchwanderte, besuchte, nahm er versuchsweise eines meiner Aneroidbarometer mit, obgleich er in Betreff der Solidität u.s.w., in Folge der mit Aneroiden gewöhnlicher Construction gemachten Erfahrungen, volles Mißtrauen gegen Aneroidbarometer hatte. Das Instrument erwies sich aber als praktisch, weßhalb mich Professor Kämtz mit dem Ankauf desselben beehrte. Im Jahr 1860 empfahl er dasselbe im Repertorium für Meteorologie. Als zweites Zeichen seiner Zufriedenheit bestellte er vor einem Jahre, kurz vor seinem Tode, für das physikalische Cabinet der Akademie der Wissenschaften in Petersburg wieder zwei solche Aneroidbarometer, die ebenfalls glücklich am Orte ihrer Bestimmung anlangten. Durch die Güte des Hrn. Professor Mousson wurde mir 1858 die Gelegenheit zu Theil, ein solches Aneroidbarometer an den Naturforscher Hrn. Dr. Schläffli nach Afrika zu senden, der es bis zu seinem Tode 1863 als stete Begleitung mit sich führte. Es langte mit seinem Nachlaß unversehrt wieder in Zürich an und ist dem physikalischen Cabinet des eidgenössischen Polytechnicums einverleibt worden. Was die Uebereinstimmung des Ganges des Aneroidbarometers mit dem Quecksilberbarometer anbetrifft, so hat ersteres auch die Feuerprobe bestanden. Es ist hauptsächlich noch zu untersuchen, ob das schon beschriebene Verfahren, wie ich die Tabelle, resp. den Werth der Theilung zum Quecksilberbarometer bestimme, in der Praxis sich bewähre. Es gibt zur Prüfung kein anderes Mittel, als beim Besteigen und Hinuntersteigen eines Berges das Aneroidbarometer mit einem Quecksilberbarometer zu vergleichen. Hr. Siber-Gysi, Präsident der zürcherischen Section Uto, der mich in meinem Unternehmen immer auf's Freundlichste unterstützte, hatte die Güte eine große Reihe von vergleichenden Beobachtungen mit dem Quecksilberbarometer bei Höhenmessungen in allen Luftregionen auszuführen, wodurch mir das Mittel an die Hand gegeben wurde, das Aneroidbarometer auf den Grad der Vollkommenheit zu bringen, daß es allen billig gestellten Anforderungen entspricht. Im Sommer vor einem Jahre machte Hr. Siber mit zwei von meinen Aneroidbarometern und mit einem Heberbarometer auf einer Bergtour an der Scesaplana vergleichende Beobachtungen. Die Resultate waren sehr günstig, da die Abweichungen beider Barometer vom Quecksilberbarometer 1 Millimet. nicht überstiegen. Er beehrte mich deßhalb auch mit dem Ankauf eines solchen Aneroidbarometers. Weitere Versuche hatte Hr. Weilemann, Assistent bei Hrn. Prof. Wolf an der hiesigen Sternwarte, die Güte diesen Spätherbst zu machen. Er nahm ein Aneroidbarometer auf eine Bergtour mit und benutzte zur Vergleichung die Barometer der meteorologischen Stationen, welche er im Jahre vorher an Ort und Stelle mit einem Fortin'schen Reisebarometer verglichen und allfällige Correctionen gemacht hatte. Die Resultate waren ebenfalls sehr günstig und zwar folgende: Quecks. Bar. Aneroid Differenz Abweichung. Millimet. Millimet. Millimet. Sternwarte Zürich 717,3 722,3 – 5,0 vor der Abreise         „              „ 715,2 720,4 – 5,2 bei der Rückkehr somit mittlere Diffenz – 5,1 Thusis 698,7 703,8 – 5,1           0,0 Splügen 641,0 645,6 – 4,6        – 0,5 Bellinzona 745,7 750,7 – 5,0        – 0,1 Locarno 744,7 749,8 – 5,1           0,0 Faido 703,1 708,3 – 5,2        + 0,1 Airolo 667,2 671,9 – 4,7        – 0,4 Gotthard 596,0 601,2 – 5,2        + 0,1 Andermatt 645,4 649,9 – 4,5        – 0,6 Diese Versuchsresultate geben uns wieder den Beweis der Richtigkeit meines Verfahrens, die den verschiedenen Ständen des Aneroids entsprechenden Barometerstände zu bestimmen, sowie die Bestätigung, daß das Aneroidbarometer beim Steigen und Fallen dem Quecksilberbarometer gleich steht. In Folge dieser günstigen Resultate beehrte mich Hr. Professor Dr. R. Wolf mit dem Ankauf dieses Aneroidbarometers für die meteorologische Gesellschaft der Schweiz.