Kapitän Fitzroy und sein Sturmglas

Der nachfolgende Artikel wurde aus dem Buch von Hans Baumer, Sferics, Die Entdeckung der Wetterstrahlung, ISBN 3498004875 , Rowohlt Verlag, entnommen.

Kapitän Fitzroy und sein Sturmglas
AM 27. Dezember 1831 verließ die -Beagle-, ein Vermessungsschiff der britischen Regierung, zu einer Weltreise den Hafen von Plymouth. Der sechsundzwanzigjährige Kapitän hieß Robert Fitzroy. Wahrscheinlich wäre sein Name heute längst in der Müllhalde der Geschichte versunken, hätte er nicht als seinen Gehilfen einen jungen Naturforscher namens Charles Darwin gewählt.
Robert Fitzroy war trotz seiner jungen Jahre schon ein sehr erfolgreicher Kartograph. Seine Aufgabe bestand auch bei dieser Fahrt darin, Gewässer und Küsten zu vermessen, Land- und Seekarten zu konstruieren, geologische und botanische Sammlungen anzulegen. Außerdem lautete sein Auftrag, Klimaverhältnisse zu registrieren, denn Fitzroy war auch Meteorologe. Später führte er als Admiral der britischen Handelsmarine die telegrafische Sturmwarnung ein.
Fitzroy benötigte für diese Aufgaben eine Hilfskraft, die alle Beobachtungen aufzeichnen sollte. Fast wäre aus Darwins Teilnahme nichts geworden, denn Fitzroy hatte die Marotte, seine Mitarbeiter nach der Nasenform auszuwählen, und die „läppische Nase“ des jungen Darwin erregte in ihm alles andere als Vertrauen, einen standhaften Weltumsegler vor sich zu haben. Auch politisch paßten die beiden nicht zusammen, denn Fitzroy war ein „Tory“, Darwin ein „Whig“. Noch heute gibt es diese politischen Gruppierungen in England; aus den Tories und Whigs sind die Konservativen und Liberalen des Parlaments geworden. Die ständigen Hänseleien zwischen den beiden auf dieser Fahrt waren also vorprogrammiert.

Nun stellt sich natürlich die Frage: Was hat Kapitän Fitzroy mit einer Wetterforschung in Bayern zu tun? Dieser Fitzroy besaß ein ganz eigenartiges Wetterinstrument, auf dessen Funktionstüchtigkeit er Stein und Bein schwor: ein „Sturmglas“, das „Fitzroy Stormglass Barometer“- nicht zu verwechseln mit einem Wetterglas.
Es handelt sich um ein etwas 25 Zentimeter langes Glasrohr, Durchmesser etwa zwanzig Millimeter.
In seinem Inneren ist eine Lösung aus verschiedenen Chemikalien eingeschmolzen, das Glas ist also hermetisch verschlossen. Die Lösung ist übersättigt und bildet in Ruhelage einen Bodensatz. Die überstehende Flüssigkeit ist wasserklar, der Satz besteht aus sehr feinen farblosen Kristallen. Die Lösung ist aus Kampfer, in neunzigprozentigern Alkohol gelöst, und aus Kaliumnitrat und Ammoniumchlorid, gelöst in destilliertem Wasser, zusammengesetzt.

Dieses Glas wurde von einem unbekannten Mann (vielleicht Barth aus Nürnberg) entwickelt und soll, so Fitzroy, bereits im 18. Jahrhundert in London angeboten worden sein. In seinem Buch schreibt Bert Bolle, dass es in heutiger Zeit bisher niemandem geglückt sei, ein funktionierendes Glas herzustellen. Die Meinungen über das Wie und Warum der Zusammensetzung und Wirkung der Chemikalien gingen immer schon stark auseinander.
Denn nach Fitzroy sollen die sich in der Flüssigkeit bildenden Kristalle zum Beispiel Sturmlagen oder Kälteeinbrüche schon aus vielen hundert Kilometern Entfernung und viele Stunden im voraus ähnlich einem normalen Barometer ankündigen.
Sollte dieses Sturmglas bei Fitzroy und Darwin auch funktioniert haben, so will das heute mit den neu angerührten Chemikalien nicht mehr gelingen schreibt Bolle.

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Abb. 49 Ein Fitzroy Sturmglas ( stormglas ) des 19. Jahrhunderts aus England,
Quelle: Bolle B., Alte Barometer, Callwey München 1980
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(Anmerkung: Anscheinend dürfte also unsere Wetterfronttube gar nicht funktionieren!)

Da das Glas hermetisch verschmolzen ist, hat außer der Umgebungstemperatur kein herkömmlicher trivialer Parameter der Meteorologie eine Chance, die Kristallbildung zu beeinflussen. Und hält man die Umgebungstemperatur in einem klimatisierten Raum möglichst konstant, kann die Umgebung kaum noch einen Einfluß auf den Kristallisationseffekt haben. Dunkelt man das Glas noch dazu vollständig ab, kann auch das unterschiedliche Tageslicht keine Kristallbildung bewirken.
Das Sturmglas muß in seinem ursprünglichen Zustand ebenfalls hermetisch verschlossen gewesen sein, da der Kampfer eine sehr flüchtige Substanz ist. Außerdem schreibt Fitzroy, daß es die Elektrizität der Luft sei, die die Kristallstruktur hervorbringe – um 1830 eine geradezu revolutionäre Bemerkung, die Fitzroys Zeitgenossen natürlich belächelten, die sich schon damals der heute noch propagierten Prämisse des großen Zoologen Cuvier (1769-1832) unterworfen hatten: Ich habe mich seit langem an die Wiedergabe von Tatsachen gehalten und beschränke mich auf eine Beschreibung.
Quelle: Leibbrand, W., Die spekulative Medizin derRomantik, Claasen, Hamburg 1956

Und die Zeit, in der nach diesem Motto Wissenschaft betrieben wurde, dauert heute noch an: Man kann mit der Luftelektrizität keine Glühlampe zum Leuchten bringen – also braucht man sie nicht zu beachten. Durch einen Zufall entdeckte ich ein heute nachgebautes Sturmglas im viktorianischen Stil. Eigentlich sollte es als stilistischer Gegensatz zur hochkomplizierten elektronischen Anlage unsere Sferics-Meßstation schmücken. Die Kristalle hatten sich nach einigen Tagen als mikrofeiner Bodensatz ausgebildet, und dort blieben sie liegen (Abb. 49). Was sollten sie auch anderes tun? Man gewöhnt sich schnell an einen Gegenstand, aber wir konnten es nicht lassen, von Zeit zu Zeit den Bodensatz zu betrachten. Vielleicht verändert er sich ja doch, dachten wir, wenn wir auch keine Ahnung hatten, wie so eine Veränderung aussehen sollte. Vielleicht erweckt der Geist des alten Seefahrers Fitzroy die Kristalle zu neuer Aktivität! Der ruhige Herbst begann dem Winter zu weichen, das Wetter wurde rauher. Eines Tages geschah das Wunder:

Die Kristalle begannen sich zu verändern – die feine Struktur des Bodensatzes wurde grobkörnig. Aber bei dieser groben Struktur blieb es nicht! Aus dem Bodensatz wuchsen feine federartige Gebilde in die klare Flüssigkeit hinein. Die Federstrukturen sind außerordentlich fein und zart, aber nichtsdestoweniger von ganz beachtlicher Größe (Abb. 5o).
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Abb. 50 Ein Fitzroy Sturmglas ( stormglas ) des 19. Jahrhunderts aus England,
Quelle: Bolle B., Alte Barometer, Callwey München 1980
Die Kristalle wuchsen nicht nur in die Höhe, sie verschwanden auch wieder unter den gleichen geheimnisvollen Umständen, wie sie aufgetaucht waren.

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Abb.51 FotografiederanderMeßstationeingerichteten FitzroySturrnglas-Anlage zur Dokumentation des Kristallverhaltens über einen mehrjährigen Beobachtungszeitraum Sturmglas ( stormglas )

Direkt neben dem Sturmglas brachte ich ein Thermometer an und dazu eine kleine digitale Uhr mit Zeit- und Tagesangabe. Dann installierte ich eine Kamera für Makro- und Mikroaufnahmen, um das Wachsen und Vergehen der Kristallstruktur zu dokumentieren. Außerdem ergänzte ich die Temperaturmessung noch durch ein sehr genaues Minimum-Maximum-Thermometer (Abb. 51). Ich muß nun nochmals betonen, daß das Glas hermetisch verschmolzen ist. Damit scheidet als Verursacher der Kristallbildung der barometrische Druck aus. Ebenso scheidet die Luftfeuchte aus, aber auch die negativen und positiven Kleinund Großionen mit den geladenen Kondensationskemen können keinen Einfluß haben. Da die Umgebungstemperatur möglichst konstant gehalten wird, besteht für keinen der trivialen Parameter der Schulmeteorologie eine Möglichkeit, auf die Kristallbildung einzuwirken. Selbst wenn die angegebene Temperaturkonstanz nicht genügt, reicht die Temperatur als einzig möglicher Trivialparameter nicht aus, die unterschiedlichen Kristallstrukturen zu erzeugen, von denen Abb. 52 eine Auswahl zeigt.
Eine sehr eigenartige Erscheinung ist das Drehen des gesamten Kristalls um seine Achse.
Dieser Dreheffekt tritt dann auf, wenn sich eine andere Großwetterlage ergibt, zum Beispiel bei einer Änderung von einer Nordwestlage (Abb. 53. 1) auf eine Südwestlage (Abb. 53.2). Das Kristall dreht sich entsprechend der Einfallsrichtung des Auslösers, weil die gesamte Meßanlage fest montiert ist und nicht bewegt werden kann. In Abb. 53.3 und 53.4 ist dieser Effekt nochmals dargestellt. Er ist nicht auf eine Kristallform beschränkt, sondern dreht jede beliebige Kristallausbildung.
Es geht mir hier nicht darum, das Sturmglas in meteorologische Vorgänge einzubinden. Es geht um eine Meßtechnik zur Erfassung der Biotropie des Wetters. Dieses noch weitgehend ungelöste Problem erfordert es, alle möglichen Effekte in die Forschung einzubeziehen. Interessant ist deshalb, daß dieses Fitzroy-Sturrnglas in England im 19. Jahrhundert als Maß für den Einfluß des Wetters auf die Spinnwarenfabrikation benutzt wurde. Die Kristallstrukturen in Fitzroys Sturmglas sind, wie die Wolken, kein Haufen Materie. Eine Anordnung von Materie mit gegenseitigen Wechselwirkungen wird zur Gestalt.
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Abb. 52 Kristall-Musterfotografien: Die Makroaufnahmen 1 und 2 sind Beispiele für die unterschiedliche Kristallbildung. Die folgenden Bilder zeigen Muster aus der Vielfalt der Kristallstrukturen – beginnend links mit dem Bodensatz -, die im Fitzroy-Sturmglas entstehen. Sturmglas ( stormglas )

 

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Abb. 53 Kristallstrukturen, bei denen der Effekt der Drehung des gesamten Kristalls deutlich zu sehen ist. Bild i die ursprüngliche Lage des Kristalls, Bild 2 der nach wenigen Stunden bei gleichen physikalischen Umgebungsbedingungen gedrehte Kristall. Bild 3 ein weiteres Beispiel für die ursprüngliche Lage, Bild 4 der gedrehte Kristall. Sturmglas ( stormglas )
Natürlich besteht ein Unterschied zwischen der Struktur anorganischer Körper und der Gestalt von Lebewesen. Dieser war auch Goethe klar, aber er begnügte sich nicht mit dieser einfachen Feststellung, sondern fragte nach den Ursachen, nach den diesen geordneten Prozessen zugrunde liegenden physikalischen Struktur- oder organischen Gestaltprinzipien: „Die Bestandteile trennen sich leicht, um wieder neue Verbindungen einzugehen; diese können abermals aufgehoben werden, und der Körper, der erst zerstört schien, liegt wieder in seiner Vollkommenheit vor uns.“
Quelle: Goethe J. W. v., Schriften zur Anatomie, Zoologie, Physiognomik sowie Schriften zur Botanik und zur Wissenschaftslehre. dtv Gesamtausgabe, Bd. 37/39, München 1962/63.den Einfluß des Wetters auf die Spinnwarenfabrikation benutzt wurde. Die Kristallstrukturen in Fitzroys Sturmglas sind, wie die Wolken, kein Haufen Materie. Eine Anordnung von Materie mit gegenseitigen Wechselwirkungen wird zur Gestalt.

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